Kartoffeln sind auf den Esstischen der ganzen Welt ein vertrautes Nahrungsmittel, aber es stellt sich heraus, dass sie einen überraschenden Ursprung haben – Foto: AGIS-CAAS
In einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Cell hat ein internationales Team von Evolutionsbiologen und Experten für die Entschlüsselung von Genen gerade eine überraschende Lösung bekannt gegeben: Kartoffeln könnten vor etwa 9 Millionen Jahren durch einen zufälligen „Genaustausch“ zwischen einer wilden Tomatenart und einer knollenlosen Pflanzenart namens Etuberosum entstanden sein.
Obwohl weder Tomaten noch Etuberosum unterirdische Knollen bilden, ist durch die Kreuzung zwischen beiden eine neue Pflanzenart entstanden, die Knollen bildet. Knollen sind Nährstoffspeicherorgane, die den Pflanzen helfen, sich an die zunehmend kältere Umgebung der Anden anzupassen.
Später domestizierte der Mensch die Kartoffel und machte sie zu einem der wichtigsten Nahrungsmittel der Welt. Mittlerweile gibt es über 100 wilde Kartoffelarten, die Knollen bilden. Allerdings sind aufgrund der enthaltenen Giftstoffe nicht alle essbar.
„Die Evolution hin zum Knollenanbau hat der Kartoffel einen überlegenen Vorteil in rauen Umgebungen verschafft, wodurch sich die Art ausgeweitet und die reiche Vielfalt geschaffen hat, die wir heute haben“, sagte Professor Sanwen Huang, Präsident der Chinesischen Akademie für tropische Agrarwissenschaften und Leiter des Forschungsteams.
Entdecken Sie die Gene, die hinter Kartoffeln stecken
Um die Ursprünge dieser bekannten Knolle zu erforschen, analysierte das Team 450 Genome von wilden und domestizierten Kartoffelsorten. Die Ergebnisse zeigten, dass sich Wildtomaten und Etuberosum vor etwa 14 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren abspalteten. Vor etwa 9 Millionen Jahren hatte die natürliche Kreuzung zwischen den beiden Zweigen eine Knollenpflanze hervorgebracht, aus der schließlich die moderne Kartoffel hervorging.
Etuberosum besteht aus nur drei Arten, deren Blüten- und Blattform Kartoffeln ähneln, aber keine Knollen bilden. Diese Arten kommen heute nur noch an wenigen isolierten Orten vor, beispielsweise auf der Juan-Fernández-Insel im Pazifischen Ozean und in den Regenwäldern Chiles. Dies macht die Verwandtschaft zwischen Kartoffeln und Etuberosum noch umstrittener, da Kartoffeln genetisch näher mit Tomaten zu sein scheinen.
Um die Frage zu klären, nutzten Wissenschaftler die phylogenetische Analyse – eine Methode, die der Bestimmung von Mutter-Kind- oder Schwesterbeziehungen anhand der DNA beim Menschen ähnelt. Sie fanden genetische Marker, die die Kartoffel manchmal als „Schwester“ von Etuberosum auswiesen, manchmal aber auch als näher mit der Tomate verwandt. Dieser Widerspruch war der Schlüssel zur Lösung des Rätsels.
„Wir nutzen genetische Signale aus der Vergangenheit, die auch heute noch in Pflanzen vorhanden sind, um den evolutionären Werdegang zu rekonstruieren“, erklärt die Botanikerin Sandy Knapp vom Natural History Museum in London, die Teil des Forschungsteams war.
Sie sammelten genetische Daten sowohl von Museumskartoffelexemplaren als auch von seltenen Wildsorten, die nur in einigen kleinen Tälern in den Anden vorkommen. Es handelt sich um die umfassendste genetische Datenbank wilder Kartoffeln, die je analysiert wurde.
Kartoffeln gehören zu den wichtigsten Nahrungsmitteln der Menschheit und wurden vor etwa 10.000 Jahren in den Anden domestiziert. Da es jedoch nur wenige fossile Funde von Pflanzen gibt, war der evolutionäre Ursprung der Kartoffel für Wissenschaftler lange Zeit ein Rätsel – Foto: AI
Kartoffel: Das Ergebnis des Glücks
Interessante Tatsache: Kartoffeln sind die erste Art, die Gene sowohl von Etuberosum- als auch von Tomaten-„Eltern“ trägt. Vielleicht aufgrund geologischer oder klimatischer Veränderungen existierten diese beiden alten Pflanzen einst in derselben Gegend und wurden von Bienen kreuzbestäubt.
Das Tomatengen trägt den „Hauptschalter“ SP6A, das Signal, das das Knollenwachstum auslöst. Das Etuberosum-Gen IT1 steuert die Entwicklung unterirdischer Stängel, die stärkehaltige Knollen bilden. Ohne diese Gene können Kartoffeln keine Knollen bilden.
„Bei der Kreuzung werden die Gene wie ein Kartenspiel neu gemischt, und glücklicherweise trafen bei dieser zufälligen Kombination zwei wichtige Gene aufeinander, wodurch die Fähigkeit zur Knollenbildung entstand. Das war reiner Zufall“, sagte der Botaniker Knapp.
Dieses Ereignis ereignete sich zu einer Zeit, als die Anden durch die Plattentektonik angehoben wurden. Die raue, kalte und trockene Landschaft in großen Höhen bot ideale Bedingungen für die Entwicklung einer neuen Kartoffelsorte, die weder Samen noch Bestäubung benötigte, sondern sich durch Knollen vermehrte. Aus jeder Knolle wuchs eine neue Pflanze, die wiederum Knollen bildete. Damit schloss sich der Kreislauf, der ihr Überleben und ihre Verbreitung ermöglichte.
Vielversprechende Zukunft für neue Kartoffelsorten
Kartoffeln sind heute nach Weizen und Reis die drittwichtigste Nahrungspflanze weltweit und liefern 80 % der vom Menschen verbrauchten Kalorien.
Das Verständnis der evolutionären Ursprünge der Kartoffel könnte Forschern helfen, neue Sorten zu entwickeln, die besser an Klimawandel, Schädlinge und Dürre angepasst sind. Die Wiederentdeckung wichtiger Tomatengene könnte den Wachstumszyklus verkürzen oder Sorten schaffen, die aus Samen statt aus Knollen wachsen.
Auch die genetische Vielfalt ist wichtig. Moderne Kartoffeln werden oft ungeschlechtlich vermehrt, indem Knollen abgeschnitten und gepflanzt werden, wodurch sie genetisch identisch werden. Tritt ein neuer Schädling oder eine Krankheit auf, können ganze Felder vernichtet werden. Umgekehrt können aus Samen oder Wildsorten gezogene Kartoffeln resistenter gegen Krankheiten sein.
„Uns interessierte, wie wilde Kartoffeln eine Resistenz gegen Krankheiten entwickeln und warum manche Schädlinge Kartoffeln befallen und Tomaten in Ruhe lassen“, sagte die Forscherin Amy Charkowski von der Colorado State University.
Kartoffeln sind in vielen trockenen, hochgelegenen Regionen mit kurzen Sommern, in denen weder Reis noch Mais wachsen können, nach wie vor ein Lebensretter. Und ihre ungewöhnliche Herkunft – eine zufällige Kombination zweier nicht verwandter Pflanzen – macht sie zu etwas Besonderem.
Quelle: https://tuoitre.vn/phat-hien-thu-vi-to-tien-cua-khoai-tay-la-ca-chua-2025080209574457.htm
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