Как современный картофель произошёл от томатов

Недавнее исследование проследило эволюционные корни современного картофеля до события естественного скрещивания с родственниками томатов, которое произошло около 9 миллионов лет назад.

Неожиданное происхождение картофеля

Учёные выяснили, что современные картофельные растения возникли в результате древнего гибридного скрещивания между родственниками томатов и дикой формой, напоминающей картофель. Это открытие проливает свет на происхождение клубней — подземных утолщений, которые служат хранилищами питательных веществ, таких как вода и углеводы. Клубни — это ключевая особенность растений, таких как картофель и ямс.

Картофель — третий по значимости продукт питания в мире

Сегодня картофель является третьей по важности продовольственной культурой в мире, обеспечивая миллиарды людей калориями. Однако его происхождение долгое время оставалось загадкой. Растения картофеля морфологически почти идентичны трём чилийским видам, называемым etuberosum, которые не образуют клубней. При этом генетически картофель ближе к томатам, которые также не имеют клубней.

Как возникли клубни?

Чтобы разгадать это противоречие, исследователи проанализировали геномы более 450 культурных сортов картофеля и 56 диких видов, собранных по всей Южной Америке. Оказалось, что у всех изученных видов есть стабильное сочетание ДНК от двух родительских линий, что подтверждает гибридное происхождение.

Согласно демографическому моделированию, общий предок томатов и etuberosum жил около 14 миллионов лет назад, а сам акт скрещивания произошёл приблизительно 9 миллионов лет назад.

Ключевые гены, ответственные за клубнеобразование

Учёные обнаружили два гена, которые сыграли решающую роль в появлении клубней. Ген SP6A, полученный от томатного предка, регулирует процесс образования клубней. Второй ген — IT1, контролирующий рост подземных стеблей, был унаследован от линии etuberosum.

Эксперименты показали, что наличие обоих генов необходимо для образования клубней. Утрата любого из них делает растение неспособным к вегетативному размножению.

Адаптация к холодному климату Анд

Появление клубней совпало по времени с быстрым поднятием Анд, что вызвало похолодание климата. В таких условиях затруднялось опыление и формирование семян. Однако наличие подземных питательных резервов обеспечивало выживание и возможность размножения даже для гибридов с пониженной плодовитостью.

По словам соавтора исследования Июаня Дина, клубни позволяли накапливать питательные вещества, адаптироваться к холоду и размножаться бесполым путём. Это дало гибридному растению шанс выжить и быстро распространиться.

Разнообразие картофеля

Вегетативное размножение через клубни — без семян и опыления — позволило стабилизировать полезные генетические комбинации. Это также стало толчком к бурному видообразованию картофеля. Сейчас известно 107 видов картофеля, встречающихся в различных природных условиях.

Читайте также о пользе помидоров в отдельной статье на LifeGlobe.net.

Открытые вопросы и будущее исследований

Исследование ещё не завершено. Учёные признают, что остаётся неясным, как предок картофеля вновь обрёл способность к половому размножению через семена. Согласно Июаню Дину, с тех пор прошло 8–9 миллионов лет, и современные линии картофеля, томатов и etuberosum значительно изменились по сравнению с предками.

Главной задачей сейчас является практическое применение этих знаний в селекции картофеля — особенно для устранения вредных мутаций, которые мешают выведению новых сортов. Использование генетических особенностей томатов может помочь обойти эти ограничения.