감자는 전 세계 식탁에서 흔히 볼 수 있는 음식이지만, 놀랍게도 그 유래는 다음과 같습니다. - 사진: AGIS-CAAS
과학 저널 Cell 에 게재된 논문에서 진화 생물학자와 유전자 해독 전문가로 구성된 국제 팀은 놀라운 해결책을 발표했습니다. 감자는 약 900만 년 전에 야생 토마토 종과 괴경이 없는 식물 종인 Etuberosum 사이의 무작위적인 "유전자 교환"을 통해 형성되었을 가능성이 있다는 것입니다.
토마토와 에투베로숨은 모두 지하 괴경을 생성하지 않지만, 두 종 간의 교잡을 통해 괴경을 생성하는 새로운 식물 종이 탄생했습니다. 괴경은 식물이 안데스 산맥의 점점 추워지는 환경에 적응하는 데 도움이 되는 영양분 저장 기관입니다.
이후 인간은 감자를 재배하여 세계 주요 식량원 중 하나로 만들었습니다. 현재 덩이줄기를 키우는 야생 감자는 100종이 넘지만, 함유된 독소 때문에 모두 먹을 수 있는 것은 아닙니다.
중국 열대 농업 과학 아카데미 원장이자 연구팀 책임자인 황산원 교수는 "감자는 괴경을 재배하는 방식으로 진화하면서 혹독한 환경에서도 뛰어난 생존력을 갖게 되었고, 그 덕분에 종이 확장되어 오늘날 우리가 누리고 있는 풍부한 다양성을 갖추게 되었습니다."라고 말했습니다.
감자에 숨겨진 유전자를 발견하세요
이 친숙한 괴경의 기원을 추적하기 위해 연구팀은 야생 및 재배 감자 품종 450종의 유전체를 분석했습니다. 그 결과, 야생 토마토와 에투베로숨(Etuberosum)은 약 1,400만 년 전에 공통 조상으로부터 갈라져 나왔다는 것이 밝혀졌습니다. 약 900만 년 전, 두 가지 가지 사이의 자연 교잡을 통해 덩이줄기 식물이 탄생했고, 이것이 결국 현대 감자의 기원이 되었습니다.
에투베로숨(Etuberosum)은 감자와 꽃, 잎 모양이 비슷하지만 덩이줄기가 없는 세 종으로 이루어져 있습니다. 이 세 종은 현재 태평양의 후안 페르난데스 섬이나 칠레의 열대우림과 같은 몇몇 고립된 지역에서만 발견됩니다. 감자가 유전적으로 토마토와 더 가까운 것으로 보이기 때문에, 감자와 에투베로숨의 연관성은 더욱 논란의 여지가 있습니다.
과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 인간의 DNA를 기반으로 모계 또는 자매 관계를 판별하는 것과 유사한 방법인 계통학적 분석을 사용했습니다. 그들은 감자가 에투베로숨(Etuberosum)의 "자매"로 나타나는 유전자 마커를 발견했지만, 토마토와 더 가까운 관계인 경우도 있었습니다. 이러한 모순이 미스터리 해결의 문을 여는 단서가 되었습니다.
런던 자연사 박물관의 식물학자이자 연구팀의 일원인 샌디 냅은 "우리는 오늘날 식물에 여전히 존재하는 과거의 유전적 신호를 이용해 진화의 여정을 재구성합니다."라고 설명했습니다.
그들은 박물관 감자 표본과 안데스 산맥의 몇몇 작은 계곡에만 서식하는 희귀 야생 품종 모두에서 유전 데이터를 수집했습니다. 이는 지금까지 분석된 것 중 가장 포괄적인 야생 감자 유전 데이터베이스입니다.
감자는 인류에게 가장 중요한 식량 작물 중 하나로, 약 1만 년 전 안데스 지역에서 재배되기 시작했습니다. 하지만 식물은 화석 기록을 거의 남기지 않기 때문에 감자의 진화적 기원은 오랫동안 과학자들에게 미스터리였습니다. - 사진: AI
감자: 행운의 결과
재미있는 사실: 감자는 에투베로숨(Etuberosum)과 토마토 "부모"의 유전자를 모두 지닌 최초의 종입니다. 아마도 지질학적 또는 기후적 변화 때문일 수 있지만, 이 두 고대 식물은 한때 같은 지역에 공존했고 벌에 의해 교차 수분되었습니다.
토마토 유전자는 괴경 생장을 촉진하는 신호인 "마스터 스위치" SP6A를 전달합니다. 한편, 에투베로숨 유전자 IT1은 전분질 괴경을 형성하는 지하 줄기의 발달을 조절합니다. 두 유전자 모두 없으면 감자는 괴경을 형성할 수 없습니다.
"교배를 하면 유전자가 카드 한 벌처럼 뒤섞이는데, 다행히도 그 무작위적인 조합 속에서 두 가지 중요한 유전자가 만나 덩이줄기를 키울 수 있는 능력을 갖게 되었습니다. 완전히 우연이었습니다."라고 식물학자 냅은 말했습니다.
이 사건은 안데스 산맥이 판구조론에 의해 융기하던 시기에 일어났습니다. 고지대의 혹독하고 차갑고 건조한 지형은 씨앗이나 수분 없이 덩이줄기를 통해 번식하는 새로운 감자가 자라기에 이상적인 환경을 제공했습니다. 각각의 덩이줄기는 새로운 식물로 성장했고, 새로운 식물은 덩이줄기를 만들어내며 감자가 생존하고 번식할 수 있는 순환을 완성했습니다.
새로운 감자 품종의 밝은 미래
감자는 현재 밀과 쌀에 이어 전 세계에서 세 번째로 중요한 식량 작물로, 인간이 소비하는 칼로리의 80%를 차지합니다.
감자의 진화적 기원을 이해하면 연구자들이 기후 변화, 해충, 가뭄에 더 잘 적응하는 신품종을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 토마토의 핵심 유전자를 복원하면 생장 주기를 단축하거나 덩이줄기 대신 씨앗에서 자라는 품종을 개발할 수 있습니다.
유전적 다양성 또한 중요합니다. 현대 감자는 종종 덩이줄기를 잘라 심는 무성생식으로 번식하는데, 이는 유전적으로 동일하기 때문입니다. 새로운 해충이나 질병이 발생하면 밭 전체가 황폐해질 수 있습니다. 반대로, 씨앗이나 야생 품종으로 재배한 감자는 질병에 더 강할 수 있습니다.
콜로라도 주립 대학의 연구원인 에이미 차코프스키는 "우리는 야생 감자가 어떻게 질병에 대한 저항성을 키우는지, 그리고 일부 해충이 감자를 공격하고 토마토는 그대로 두는 이유가 무엇인지에 관심이 있었습니다."라고 말했습니다.
감자는 쌀이나 옥수수가 자랄 수 없는 건조하고 여름이 짧으며 고지대에 위치한 많은 지역에서 생명의 은인으로 남아 있습니다. 그리고 이 괴경의 독특한 기원, 서로 관련 없는 두 식물의 우연한 조합이 감자를 특별하게 만드는 것입니다.
출처: https://tuoitre.vn/phat-hien-thu-vi-to-tien-cua-khoai-tay-la-ca-chua-2025080209574457.htm
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