Современный картофель — потомок томата: ученые раскрыли эволюционную тайну

Выяснилось, что примерно 9 миллионов лет назад на территории Южной Америки в дикой природе произошло естественное скрещивание между предками современных томатов и похожих на картофель растений.

Именно этот древний гибрид дал начало современному картофелю, сообщает издание Cell Press.

В опубликованном в журнале Cell исследовании ученые утверждают, что это событие стало толчком к формированию клубней — подземных утолщений, накапливающих питательные вещества, характерных для картофеля, ямса и таро.

«Наши выводы показывают, как скрещивание между разными видами может привести к появлению новых признаков и даже к образованию новых видов», — отмечает ведущий автор работы Саньвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. — «Мы наконец-то раскрыли загадку происхождения картофеля».

Картофель — одна из важнейших культур в мире, но его эволюционные корни долго оставались неясными для науки. Внешне современный картофель очень похож на три диких вида из Чили, известных как Etuberosum, однако у этих растений не образуются клубни. Филогенетический анализ показывал, что ближайшим родственником картофеля был томат, что только запутывало ситуацию.

Чтобы разгадать этот парадокс, исследователи проанализировали геномы 450 сортов культурного картофеля и 56 диких видов. По словам первого автора статьи Чжияна Чжана, это самая масштабная коллекция генетических данных по диким видам картофеля, когда-либо проведённая.

Результаты показали, что во всех современных картофельных растениях содержится сбалансированный набор генов как от Etuberosum, так и от томата, что подтверждает происхождение картофеля в результате древнего межвидового гибридизации.

Хотя Etuberosum и томаты являются разными видами, у них был общий предок примерно 14 миллионов лет назад. Даже спустя 5 миллионов лет независимой эволюции они могли скрещиваться, что и привело к появлению первых картофельных растений с клубнями около 9 миллионов лет назад.

Ученым удалось также выяснить происхождение ключевых генов, отвечающих за формирование клубней. Например, ген SP6A, который запускает процесс образования клубня, был унаследован от томата, а другой важный ген — IT1, отвечающий за рост подземных стеблей, достался от Etuberosum. Без этих генов гибрид не мог бы формировать клубни.

Эволюционный скачок совпал по времени с быстрым поднятием Анд и формированием новых экологических зон. Благодаря клубню, способному накапливать питательные вещества под землей, картофель стал быстро приспосабливаться к переменчивым условиям, переживая суровые климатические периоды в горах.

Более того, клубни позволяют картофелю размножаться без семян и опыления: новое растение может вырасти из «глазка» на клубне. Эта способность способствовала быстрому распространению картофеля по различным ландшафтам — от тёплых лугов до холодных горных районов в Центральной и Южной Америке.

«Появление клубня дало картофелю огромное эволюционное преимущество в сложных условиях, стимулировало появление новых видов и обеспечило огромное разнообразие, которым мы пользуемся сегодня», — подчеркивает Хуан.