Ciekawe odkrycie: przodkiem ziemniaków są... pomidory

Nowe badania wykazały, że przodek współczesnego ziemniaka powstał w wyniku naturalnej krzyżówki, jaka miała miejsce 9 milionów lat temu, pomiędzy dzikim pomidorem a jego odległym krewnym o nazwie Etuberosum.

Ziemniaki to popularna potrawa na stołach na całym świecie , ale okazuje się, że mają zaskakujące pochodzenie - Zdjęcie: AGIS-CAAS

W artykule opublikowanym w naukowym czasopiśmie Cell międzynarodowa grupa biologów ewolucyjnych i ekspertów w dziedzinie dekodowania genów ogłosiła zaskakujące rozwiązanie: ziemniaki mogły powstać w wyniku przypadkowej „wymiany genów” między gatunkiem dzikiego pomidora a gatunkiem rośliny bezbulwowej o nazwie Etuberosum, około 9 milionów lat temu.

Chociaż ani pomidor, ani Etuberosum nie wytwarzają podziemnych bulw, ich krzyżowanie doprowadziło do powstania nowego gatunku rośliny, który je wytwarza. Bulwy to organy magazynujące składniki odżywcze, które pomagają roślinom adaptować się do coraz zimniejszego środowiska Andów.

Później ludzie je udomowili i uczynili z ziemniaka jedno z głównych źródeł pożywienia na świecie. Obecnie istnieje ponad 100 gatunków dzikich ziemniaków, które wytwarzają bulwy, choć nie wszystkie są jadalne, ponieważ zawierają toksyny.

„Rozwój umiejętności uprawy bulw dał ziemniakom przewagę w trudnych warunkach, co pozwoliło na rozszerzenie gatunku i stworzenie bogatej różnorodności, jaką mamy dzisiaj” – powiedział profesor Sanwen Huang, prezes Chińskiej Akademii Nauk Rolnictwa Tropikalnego i szef zespołu badawczego.

Odkryj geny ukryte w ziemniakach

Aby prześledzić pochodzenie tej znanej bulwy, zespół przeanalizował 450 genomów dzikich i udomowionych odmian ziemniaka. Wyniki pokazały, że około 14 milionów lat temu dziki pomidor i Etuberosum oddzieliły się od wspólnego przodka. Około 9 milionów lat temu, w wyniku naturalnej hybrydyzacji między tymi dwiema gałęziami, powstała roślina bulwiasta, prekursor współczesnego ziemniaka.

Etuberosum składa się z zaledwie trzech gatunków, które przypominają ziemniaki kształtem kwiatów i liści, ale nie wytwarzają bulw. Gatunki te występują obecnie jedynie w kilku odizolowanych miejscach, takich jak wyspa Juan Fernández na Oceanie Spokojnym i lasy deszczowe Chile. To sprawia, że ​​pokrewieństwo między ziemniakami a Etuberosum jest jeszcze bardziej kontrowersyjne, ponieważ ziemniaki wydają się być genetycznie bliższe pomidorom.

Naukowcy wykorzystali analizę filogenetyczną, metodę podobną do badań DNA nad relacjami matka-córka lub siostra-rodzic u ludzi, aby wyjaśnić tę kwestię. Znaleźli markery genetyczne, które czasami wskazywały na to, że ziemniak jest „siostrą” Etuberosum, a czasami bliżej spokrewniony z pomidorem. Ta sprzeczność była kluczem do rozwiązania zagadki.

„Wykorzystujemy sygnały genetyczne z przeszłości, nadal obecne u współczesnych roślin, aby odtworzyć ścieżkę ewolucyjną” – wyjaśnia botanik Sandy Knapp z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie, który był członkiem zespołu badawczego.

Zebrali dane genetyczne zarówno z okazów muzealnych, jak i rzadkich odmian dzikiego ziemniaka, występujących jedynie w kilku małych dolinach Andów. Jest to najpełniejsza baza danych genetycznych dzikiego ziemniaka, jaka kiedykolwiek została przeanalizowana.

Ziemniaki to jedna z kluczowych upraw żywnościowych, które wyżywiły ludzkość. Zostały udomowione w Andach około 10 000 lat temu. Ponieważ jednak rośliny pozostawiają niewiele śladów w zapisie kopalnym, ewolucyjne pochodzenie ziemniaków pozostaje dla naukowców zagadką. Zdjęcie: AI

Ziemniak: wynik szczęścia

Ciekawostka: Ziemniak jest pierwszym gatunkiem, który posiada geny od obu swoich „rodziców” – Etuberosum i pomidora. Być może z powodu zmian geologicznych lub klimatycznych, te dwie starożytne rośliny współistniały kiedyś na tym samym obszarze i zostały zapylone krzyżowo przez pszczoły.

Gen pomidora przenosi „główny przełącznik” SP6A, sygnał, który stymuluje wzrost bulw. Tymczasem gen IT1 z Etuberosum kontroluje rozwój podziemnych łodyg, które tworzą bulwy skrobiowe. Bez żadnego z tych genów ziemniaki nie mogłyby tworzyć bulw.

„Podczas krzyżowania geny tasują się jak talia kart i na szczęście, w tej losowej kombinacji, dwa ważne geny spotkały się, tworząc zdolność do uprawy bulw. To był czysty przypadek” – powiedział botanik Knapp.

Wydarzenie to miało miejsce w czasie, gdy Andy były gwałtownie wypiętrzane przez tektonikę płyt. Surowy, zimny i suchy krajobraz na dużych wysokościach stworzył idealne środowisko do rozwoju nowego ziemniaka, który nie potrzebował nasion ani zapylania, lecz rozmnażał się przez bulwy. Z każdej bulwy wyrastała nowa roślina, a nowa roślina wytwarzała bulwy – zamknięty cykl, który pozwalał im przetrwać i rozprzestrzeniać się.

Obiecująca przyszłość dla nowych odmian ziemniaków

Ziemniaki są obecnie trzecią najważniejszą uprawą spożywczą na świecie, po pszenicy i ryżu, i odpowiadają za 80% kalorii spożywanych przez człowieka.

Zrozumienie ewolucyjnego pochodzenia ziemniaków może pomóc naukowcom w stworzeniu nowych odmian, lepiej przystosowanych do zmian klimatu, szkodników i suszy. Przywrócenie niektórych kluczowych genów z pomidorów mogłoby skrócić cykl wegetacyjny lub stworzyć ziemniaki, które rosną z nasion zamiast bulw.

Różnorodność genetyczna jest również istotna. Współczesne ziemniaki są często rozmnażane bezpłciowo poprzez odcinanie bulw i sadzenie ich w taki sposób, aby były genetycznie identyczne. Pojawienie się nowego szkodnika lub choroby może doprowadzić do zniszczenia całych pól. Z drugiej strony, ziemniaki uprawiane z nasion lub dzikich odmian mogą być bardziej odporne na choroby.

„Interesowało nas, w jaki sposób dzikie ziemniaki rozwijają odporność na choroby, a także dlaczego niektóre szkodniki atakują ziemniaki, a nie pomidory” – powiedziała badaczka Amy Charkowski z Colorado State University.

Ziemniaki pozostają wybawieniem w wielu suchych, wysokogórskich regionach z krótkim latem, gdzie nie może rosnąć ryż ani kukurydza. A niezwykłe pochodzenie bulwy, przypadkowe połączenie dwóch niespokrewnionych roślin, czyni ją wyjątkową.

Powrót do tematu

MINH HAI

Source: https://tuoitre.vn/phat-hien-thu-vi-to-tien-cua-khoai-tay-la-ca-chua-2025080209574457.htm