Биология

О происхождении картофеля ученые спорили на протяжении десятилетий, однако расставить все точки над i удалось только сейчас: «земляное яблоко», как оказалось, появилось около девяти миллионов лет назад в результате гибридизации предков томата и редкого южноамериканского растения Etuberosum.

Картофель родом из Южной Америки: его начали культивировать около семи-девяти тысяч лет назад на территории современной Боливии. В Испанию растение попало в XVI веке, а в XVII — в северную Европу. Поначалу картофель в Европе воспринимали как декоративное и даже ядовитое растение, а его пищевую ценность признали лишь в XVIII веке, благодаря усилиям французского агронома Антуана-Огюста Парматье.

В 2024 году, изучая геном сорта Four Corners (Solanum jamesi), исследователи установили, что в Северной Америке картофель независимо одомашнили предки современных племен индейцев хопи, пуэбло, апачи, тева и других. Но точное происхождение самой картофельной линии до сих пор оставалось неясным.

Теперь, проанализировав 128 полногеномных последовательностей диких и культурных видов картофеля, томата и южноамериканского растения Etuberosum, биологи под руководством Санвэна Хуанга (Sanwen Huang) из Академии сельскохозяйственных наук Китая выявили четкие следы гибридного происхождения 107 видов Petota, к которому принадлежит картофель. Сделать это удалось, применив передовые методы филогеномики и популяционной генетики.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Cell, показали, что все виды Petota, включая дикие и культурные, имели смешанную геномную наследственность, полученную от обеих родительских линий. Клубнеобразование при этом оказалось связано с чередующимся наследованием генов, полученных от предков томата и Etuberosum.

В частности, ген SP6A, регулирующий образование клубней, достался картофелю от линии томатов, а ген IT1, ответственный за развитие боковых побегов, — от Etuberosum. Их взаимодействие в геноме гибрида легло в основу формирования клубней. Произошло это межвидовое скрещивание примерно девять миллионов лет назад, что объясняет и эволюционный успех картофеля: в отличие от томатов и Etuberosum с ограниченным ареалом, представители линии Petota распространились по всей Южной и Центральной Америке.

Более того, все виды этой линии были способны к образованию клубней, обеспечивающих запас воды и питательных веществ, а также вегетативное размножение — важное преимущество в изменчивых климатических условиях. Интересно, что скорость видообразования в линии Petota была самой высокой среди всех проанализированных линий рода Solanum, что, вероятно, связано с расширением экологических ниш.

Таким образом, древняя межвидовая гибридизация сыграла ключевую роль в происхождении картофеля, выступив двигателем эволюционных инноваций. Дальнейшие исследования генетического разнообразия других культурных растений могут привести к не менее удивительным историям их происхождения.