Как из помидора получилась картошка

Это крахмалистое растение произошло от томата примерно 9 миллионов лет назад.

Что появилось раньше: картошка или помидор? Новое генетическое исследование утверждает, что ответ — сочные, ароматные помидоры первыми появились на планете Земля и в конечном счете помогли появиться крахмалистому картофелю.

Около 9 миллионов лет назад естественное скрещивание в дикой природе между растениями томата и похожего на картофель вида на территории современной Южной Америки дало начало тому, что мы знаем как картофель. Это новое (и питательное) растение возникло в результате эволюционного события, которое запустило формирование клубня — подземной структуры, которую такие растения, как картофель, батат и таро, используют для хранения пищи. Результаты исследования подробно изложены в работе, опубликованной 31 июля в журнале Cell.

«Наши выводы показывают, как событие гибридизации между видами может дать толчок эволюции новых признаков, позволяя появиться еще большему количеству видов, — сказал в заявлении соавтор исследования Санвень Хуан, специалист по сельскохозяйственной геномике из Китайской академии сельскохозяйственных наук. — Мы наконец разгадали загадку происхождения картофеля».

Картофель — одна из важнейших сельскохозяйственных культур для человечества. Клубни обеспечивают базовые питательные вещества, включая углеводы, пищевые волокна (содержащиеся в их кожуре), а также витамины и минералы, такие как калий, магний и железо. Организация Объединенных Наций также считает его экологически благоприятной культурой из-за низких выбросов парниковых газов по сравнению с другими культурами. Он также может расти в районах, где некоторые природные ресурсы ограничены и дороги. Картофель универсален и может расти в самых разных условиях, что делает его хорошим выбором для многих регионов.

Несмотря на такую распространенность, происхождение этого крахмального основного продукта озадачивало ученых. Современные растения картофеля внешне почти идентичны трем похожим на картофель видам из Чили, называемым Etuberosums. Однако у Etuberosums нет характерных клубней, которые позволяют картофелю накапливать питательные вещества и легко размножаться. Это одна из причин, по которой Etuberosums считаются «похожими на картофель», а не полноценным картофелем. Филогенетический анализ также показывает, что растения картофеля на самом деле более тесно связаны с томатами, чем с Etuberosums.

Чтобы изучить вопрос глубже, исследовательская группа из новой работы изучила 450 геномов культурного картофеля, распространенного на фермах, и 56 геномов диких видов картофеля.

«Дикий картофель очень трудно собирать для образцов, поэтому этот набор данных представляет собой наиболее полную коллекцию данных по геномике дикого картофеля из когда-либо анализировавшихся», — добавил Чжиян Чжан, соавтор исследования и биолог из Института агрогеномики в Шэньчжэне, входящего в состав Китайской академии сельскохозяйственных наук.

Каждый вид картофеля содержал смесь генетического материала как от Etuberosum, так и от растений томата. По мнению команды, это позволяет предположить, что современный картофель произошел от события гибридизации — когда особи двух разных видов успешно скрещиваются — между этими растениями миллионы лет назад. Хотя Etuberosums и томаты являются разными видами, у них есть общий предок, который жил около 14 миллионов лет назад. Даже после расхождения в течение около 5 миллионов лет они все еще могли скрещиваться. Это скрещивание и привело к появлению первых растений картофеля с клубнями примерно 9 миллионов лет назад.

Исследователи также проследили происхождение ключевых генов, ответственных за формирование клубней у картофеля. Ген, который сообщает растению, когда начинать формировать клубни (называемый SP6A), пришел со стороны томата, а не от похожих на картофель растений. Другой важный ген, который помогает контролировать рост подземных стеблей, формирующих клубни (называемый IT1), пришел со стороны Etuberosum. Без любого из этих генетических элементов гибридное потомство не смогло бы производить клубни.

Кроме того, это эволюционное новшество совпало по времени с быстрым поднятием Андских гор. Новые экологические условия возникали в результате всех этих тектонических upheavals. Ранние картофельные растения смогли ответить на это клубнем, который хранит питательные вещества под землей — очень полезный признак для выживания в суровых горных погодных условиях. Клубни также позволяют растениям картофеля размножаться без опыления или семян. Почки прорастают прямо из клубня, чтобы вырастить новые растения, поэтому эта черта помогла картофелю быстро распространиться. В конечном итоге он заполнил разнообразные экологические ниши — от мягких низменных лугов до высоких и холодных высокогорий в Центральной и Южной Америке.

«Эволюция клубня дала картофелю огромное преимущество в суровых условиях, вызвав взрывное образование новых видов и способствуя тому богатому разнообразию картофеля, которое мы видим и используем сегодня», — сказал Хуан.

Фото: У томатов и похожих на картофель растений Etuberosums есть общий предок, живший 14 миллионов лет назад. Capelle.r via Getty Images

Laura Baisas “How the tomato created the potato”

Перевод статьи «How the tomato created the potato» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык