Картофель — привычная еда на обеденных столах по всему миру , но, как оказалось, у него удивительное происхождение. Фото: AGIS-CAAS
В публикации в научном журнале Cell международная группа биологов-эволюционистов и экспертов по расшифровке генов только что объявила об удивительном решении: картофель мог образоваться в результате случайного «обмена генами» между диким видом томата и видом бесклубневого растения под названием Etuberosum около 9 миллионов лет назад.
Хотя ни томат, ни Etuberosum не образуют подземных клубней, их гибридизация привела к появлению нового вида растения, образующего клубни. Клубни — это органы хранения питательных веществ, помогающие растениям адаптироваться к всё более холодному климату Анд.
Позже люди одомашнили картофель и превратили его в один из основных источников пищи в мире. В настоящее время существует более 100 видов дикого картофеля, дающих клубни, хотя не все они съедобны из-за содержащихся в них токсинов.
«Эволюция выращивания клубней дала картофелю неоспоримое преимущество в суровых условиях, тем самым расширив видовой состав и создав то богатое разнообразие, которое мы имеем сегодня», — сказал профессор Саньвэнь Хуан, президент Китайской академии тропических сельскохозяйственных наук и руководитель исследовательской группы.
Откройте для себя гены, скрытые в картофеле
Чтобы проследить происхождение этого знакомого клубня, учёные проанализировали 450 геномов диких и окультуренных сортов картофеля. Результаты показали, что дикие томаты и Etuberosum произошли от общего предка около 14 миллионов лет назад. Примерно 9 миллионов лет назад в результате естественной гибридизации между двумя ветвями появилось клубневое растение, которое впоследствии стало современным картофелем.
Род Etuberosum включает всего три вида, напоминающих картофель формой цветков и листьев, но не образующих клубней. В настоящее время эти виды встречаются лишь в нескольких изолированных местах, таких как остров Хуан-Фернандес в Тихом океане и тропические леса Чили. Это делает родство картофеля с Etuberosum ещё более спорным, поскольку картофель, по-видимому, генетически ближе к томатам.
Чтобы прояснить этот вопрос, учёные использовали филогенетический анализ – метод, аналогичный определению родства матери и ребёнка или сестринских отношений по ДНК человека. Они обнаружили генетические маркеры, которые иногда указывали на то, что картофель является «сестрой» Etuberosum, а в других случаях – более близким родственником томата. Это противоречие и стало ключом к разгадке тайны.
«Мы используем генетические сигналы прошлого, которые все еще присутствуют в растениях сегодня, чтобы реконструировать эволюционный путь», — объясняет ботаник Сэнди Кнапп из Музея естественной истории в Лондоне, входивший в состав исследовательской группы.
Они собрали генетические данные как музейных образцов картофеля, так и редких диких сортов, произрастающих лишь в нескольких небольших долинах Анд. Это самая полная из когда-либо проанализированных генетической базы данных дикого картофеля.
Картофель — одна из важнейших продовольственных культур, кормивших человечество. Он был окультурен в Андах около 10 000 лет назад. Однако, поскольку окаменелости растений практически не встречаются, эволюционное происхождение картофеля долгое время оставалось загадкой для учёных. Фото: AI
Картофель: результат удачи
Интересный факт: картофель — первый вид, несущий гены как от Etuberosum, так и от томата. Возможно, из-за геологических или климатических изменений эти два древних растения когда-то сосуществовали в одном районе и перекрёстно опылялись пчёлами.
Ген томата несёт «главный переключатель» SP6A – сигнал, запускающий рост клубней. В то же время ген IT1 из Etuberosum контролирует развитие подземных стеблей, формирующих крахмалистые клубни. Без этих генов картофель не может формировать клубни.
«При скрещивании гены перемешиваются, как колода карт, и, к счастью, в этой случайной комбинации встретились два важных гена, создав способность выращивать клубни. Это произошло совершенно случайно», — сказал ботаник Кнапп.
Это событие произошло в период, когда Анды поднимались под действием тектонических плит. Суровый, холодный и сухой высокогорный ландшафт создал идеальные условия для развития нового сорта картофеля, которому не требовались семена и опыление, а размножался клубнями. Каждый клубень давал новое растение, а новое растение производило клубни, завершая цикл, который позволил ему выжить и распространиться.
Многообещающее будущее новых сортов картофеля
В настоящее время картофель является третьей по значимости продовольственной культурой в мире после пшеницы и риса, обеспечивая 80% калорий, потребляемых человеком.
Понимание эволюционного происхождения картофеля может помочь исследователям создать новые сорта, лучше адаптированные к изменению климата, вредителям и засухе. Возвращение ключевых генов томата может сократить цикл выращивания или создать сорта, выращиваемые из семян, а не из клубней.
Генетическое разнообразие также важно. Современный картофель часто размножают бесполым путём, отрезая клубни и высаживая их, что делает их генетически идентичными. Появление нового вредителя или болезни может привести к гибели целых полей. И наоборот, картофель, выращенный из семян или диких сортов, может быть более устойчив к болезням.
«Нас интересовало, как дикий картофель развивает устойчивость к болезням, а также почему некоторые вредители нападают на картофель и не трогают томаты», — рассказала исследователь Эми Чарковски из Университета штата Колорадо.
Картофель остаётся спасением во многих засушливых высокогорных регионах с коротким летом, где рис и кукуруза не растут. Именно странное происхождение этого клубня – случайное скрещивание двух неродственных растений – делает его особенным.
Источник: https://tuoitre.vn/phat-hien-thu-vi-to-tien-cua-khoai-tay-la-ca-chua-2025080209574457.htm
Комментарий (0)