Современный картофель, являющийся одним из самых популярных и любимых продуктов на планете, появился благодаря случайному скрещиванию растений. А «родителем» его можно считать… помидор.
Исследовательская группа специалистов выяснила, что около 8–9 миллионов лет назад в дикой природе произошло скрещивание между предком современных томатов и близким к нему растением из группы Etuberosum, не образующим клубней. В результате этого случайного скрещивания появилась новая линия растений, обладающих способностью образовывать клубни, к которой сегодня относится как культивируемый картофель (Solanum tuberosum), так и более сотни его диких родственников.
Ученые долгое время не могли установить точные эволюционные связи между линиями Tomato, Etuberosum и Petota — к ней относятся все виды картофеля. Однако анализ геномов 128 видов из всех трех групп с использованием современных молекулярных методов позволил окончательно разрешить эту ботаническую загадку. В генетическом коде представителей Petota были обнаружены четкие мозаичные структуры — следы ДНК обоих родительских линий. Это открытие дало возможность определить время скрещивания и отметить его как ключевой момент эволюции, который привел к образованию клубней, так ценных для современного человека.
Ни томаты, ни растения Etuberosum не способны формировать клубни. Тем не менее, именно гибридизация этих линий стала стимулом для образования уникальной генетической комбинации, которая привела к возникновению нового признака — накопления растением в подземных клубнях запасов воды и питательных веществ, необходимых для выживания в сложных условиях. Ученые выделили два ключевых гена: SP6A, унаследованный от томатов, который мутировал и запустил процесс клубнеобразования, и IT1 — пришедший из Etuberosum, отвечающий за формирование клубней. Этот генетический «коктейль» и стал уникальным преимуществом картофеля.
Появление клубней совпало с периодом активного поднятия Анд — нового, сурового горного региона с холодным и сухим климатом. В отличие от своих предков, гибридные растения проявили гораздо большую устойчивость к неблагоприятным условиям, так как клубни служили для них естественными «кладовыми» с водой и питательными веществами. Благодаря этой особенности, новые растения смогли расширить свои ареалы обитания, занимая новые экологические ниши, куда Etuberosum и Tomato, ограниченные в своих возможностях, попасть не могли. Кроме того, способность к образованию клубней позволила новым растениям размножаться преимущественно внутри своей группы, что впоследствии привело к ее обособлению и возникновению собственного многообразия видов.
Это исследование не только дало окончательный ответ на вопрос о происхождении картофеля, но и продемонстрировало, какую мощную движущую силу эволюции может представлять гибридизация. Таким образом, успешный результат древнего генетического эксперимента природы подарил человечеству одну из ключевых культур мирового сельского хозяйства.
Тем временем ученые разработали умный алгоритм, который поможет как картофелю, так и томатам в борьбе с бурой гнилью.
Фото: hi-tech.mail.ru