НаверхТоматы и картофель: 9 миллионов лет назад произошла случайная «любовь»!
Удивительный результат эволюции, который мы едим сегодня
Случайное скрещивание диких томатов и картофелеподобных видов 8–9 миллионов лет назад могло привести к появлению одного из наших любимых углеводов — картофеля.
Вместе со 107 сохранившимися видами дикого картофеля культурный картофель, который мы знаем сегодня (Solanum tuberosum), относится к роду Petota. Новое исследование предполагает, что этот род, или группа близкородственных видов, возник в результате скрещивания предков двух других родов: томата, который включает 17 ныне живущих видов, в том числе Solanum lycopersicum, и этюбероса, который включает три ныне живущих вида, произрастающих в Южной Америке.
«С точки зрения эволюции у нас были неразрешённые [разногласия] по поводу родственных связей между видами Tomato, Petota и Etuberosum», — Сандра Кнапп, ботаник-исследователь из Музея естественной истории в Лондоне и соавтор нового исследования, сообщила в электронном письме.
Томаты и картофель: случайное скрещивание 9 млн лет назад
По словам Кнаппа, важность межвидового скрещивания в данном случае заключается в том, что оно создало новые комбинации генов в роду Petota, в результате чего появились клубни — вздутые подземные органы, в которых накапливаются вода и питательные вещества и которые употребляются в пищу. У предков современных растений рода Tomato и Etuberosum не было клубней, и эти структуры не появлялись ни в одном из родов с тех пор, как они скрестились и образовали гибрид.
«Наши результаты показывают, как гибридизация между видами может способствовать эволюции новых признаков, что приводит к появлению ещё большего количества видов», — говорится в заявлении соавтора исследования Санвэнь Хуана, профессора сельскохозяйственной геномики в Китайской академии сельскохозяйственных наук. «Мы наконец-то разгадали тайну происхождения картофеля».
Исследователи проанализировали геномы 128 растений Petota, Tomato и Etuberosum, чтобы определить эволюционные связи между этими видами. По словам Кнаппа, они использовали передовые геномные инструменты, которых раньше не было, и это объясняет, почему учёные не получали таких результатов раньше. Команда опубликовала результаты своего исследования в четверг (31 июля) в журнале Cell.
Генетическая мозаика: как томаты и картофель стали родственниками
Анализ выявил «мозаичные» генетические паттерны у Petota, которые представляют собой равномерное сочетание ДНК, унаследованных как от Solanum lycopersicum, так и от Solanum tuberosum. Это позволяет предположить, что картофель появился в результате скрещивания этих двух видов от 8 до 9 миллионов лет назад, пишут исследователи в своей работе.
Согласно результатам исследования, древняя гибридизация между паслёном клубненосным и томатом возможна, поскольку у этих видов был общий предок, живший от 13 до 14 миллионов лет назад. Несмотря на то, что после исчезновения общего предка паслён клубненосный и томат развивались независимо, у них могло быть достаточно общего в генетическом плане, чтобы скрещиваться 5 миллионов лет спустя.
В результате этого скрещивания у растений картофеля образовались клубни, появление которых исследователи связали с несколькими генами. В частности, команда учёных выявила SP6A — ген, который произошёл от томата, но эволюционировал у картофеля, чтобы давать инструкции о том, когда нужно формировать клубни. Исследователи также отметили, что в формировании клубней участвует ген IT1, но, согласно исследованию, этот ген произошёл от вида Etuberosum.
Клубни — эволюционный подарок от томатов картофелю
Исследователи предполагают, что клубни помогли картофелю прижиться на новой почве в то время, когда Анды подвергались быстрому поднятию. Межвидовое скрещивание «привело к перетасовке генов таким образом, что у новой линии появились клубни, что позволило этим растениям распространиться в новых холодных и сухих местах обитания в поднимающейся горной цепи Анд», — сказал Кнапп.
Способность картофеля накапливать питательные вещества и воду, вероятно, помогла ему выжить в более суровых условиях, чем это удалось растениям рода Etuberosum и томатам. Это не только способствовало географическому распространению картофеля, но и предотвратило его скрещивание с растениями рода Etuberosum и томатами, что позволило роду Petota эволюционировать в совершенно новую линию, согласно результатам исследования.
«Эволюция клубнеплодов дала картофелю огромное преимущество в суровых условиях, что привело к появлению множества новых видов и способствовало сохранению богатого разнообразия картофеля, которое мы наблюдаем и на которое полагаемся сегодня», — сказал Хуанг.
