Учените най-накрая знаят откъде идват картофите - и отговорът е много странен

Домат с картоф? Оказва се, че можем да благодарим на домата за любимия ни картоф.

Ново проучване, публикувано в Cell, проследява генетичния произход на съвременните картофи. Резултатите показват, че кръстосване преди осем до девет милиона години между древен роднина на домата и друго древно растение е довело до появата на първия картоф. Тази растителна авантюра е довела до генна комбинация, резултат от която е раждането на емблематичния картоф, който всички познаваме и обичаме.

Повече от просто вкусна съставка в любимите ни ястия, картофите са третата най-важна основна култура в света. Те могат да растат, като се зарови част от грудка (клубена) в земята, която израства в друго растение - клонинг на първото, което с течение на времето може да натрупа лоши мутации.

Картофът, какъвто го познаваме днес, съдържа много мутации, които могат да направят растението по-деликатно. „Бихме искали да ги премахнем“, казва Санвен Хуанг, геномен биолог в Института по геномика на селското стопанство в Шънджън, Китай, който е участвал в проучването. Мисията му е да разработи нов хибриден картоф, който има по-малко лоши мутации и може да се отглежда от семена, за разлика от съвременните картофи, които не могат.

Ако повече картофи се отглеждаха от семена, учените биха могли да премахнат лошите мутации, както и опасностите от болести, към които са предразположени клонингите.

Картофите са от растителния род Solanum, същият род, към който принадлежат доматите, патладжаните и чушките, например. Това е „един от родовете цъфтящи растения, който включва повече от 1000 вида“, обяснява Сандра Кнап, таксономист по растенията в Природонаучния музей в Лондон, която е участвала в проучването.

Кнап се интересува от откриване на връзките между растенията от рода, затова се свързва с Хуанг. „Той се интересува от картофи. Ние се интересуваме от Solanum“, казва Кнап. „Осъзнахме, че тук има нещо интересно.“

Използвайки пълни геномни последователности, Кнап и нейните колеги съставят родословно дърво с шест вида картофи и го сравняват с 21 други вида Solanum. Те също така сравняват още 128 генома, за да разберат колко тясно видовете картофи са свързани с останалите видове.

Kартофите, показват те, са свързани както с групата на доматите, така и с друга група растения, наречена Etuberosum. „Това е малка, мъничка линия, само три малки вида“, казва Кнап.

Над земята Etuberosum изглежда точно като картофи, но за разлика от съвременните картофи, древните и съвременни Etuberosum и доматите не могат да образуват грудки.

Но когато този древен домат и Etuberosum се кръстосали преди толкова години, се е образувала хибридна група, наречена Petota. Тази нова група дала път на грудката.

Но ако древният домат и Etuberosum не са можели да произвеждат вкусни грудки, защо Petota е могла? Учените откриват, че новата група е наследила смесица от гени от двете древни растителни групи, които произвели силен картоф. Например, доматът е дал SP6A, ген, който включва образуването на грудки или туберизацията (това е техническият термин). Междувременно Etuberosum дал IT1, който контролира растежа на грудките.

Тази генетична смесица се е появила в точния момент. Групата растения домати обикновено предпочита топли и сухи условия, отбелязва Кнап, докато Etuberosum обича студено и влажно. Но преди около 10 милиона години, планинската верига Анди започнала да се издига на западния бряг на Южна Америка.

Новите височини предлагали условия, които били студени, но и сухи. Грудките на Petota, съхраняващи енергия, „позволили на тези нови растения да се разпространят в тези нови среди във високите Анди“, обяснява Кнап.

Много пъти хибридизацията не дава добър резултат, отбелязва Джеймс Малет, еволюционен биолог в Харвардския университет, който не е участвал в изследването.

„Не е добре да объркваш гените си по този начин“, казва той. Но „понякога може да получиш странни комбинации от гени, които не биха могли да еволюират във всяка линия – все едно отново разклащаш заровете.“ Тези нови комбинации биха могли да имат голямо значение, ако има нови местообитания за колонизиране, евентуално позволявайки появата на нови видове.

И те възникнали. Днес има 107 вида диви картофи.

Оле Зеехаузен, еволюционен еколог в Бернския университет, Швейцария, казва, че това изследване бележи първия път, когато някой показва ключово еволюционно изобретение – грудката – произведена чрез хибридизация на два вида. Самите тези грудки, отбелязва той, биха могли да помогнат на картофите да успеят след това разклащане на генетичните зарове.

Размножаването само чрез грудка има своите недостатъци по отношение на болестите. Но това също означава, че новата Petota не е трябвало веднага да се чифтосва, за да предаде новата си генетична комбинация. Способността за самоклониране „позволява на хибридни линии, които... всъщност не могат да се размножават полово, да оцелеят“, отбелязва той, докато не успеят да възвърнат плодовитостта си.

Хуанг се надява да използва новите разбирания за пътя от домат към картоф, за да създаде потенциално по-здрави картофени растения. Той би могъл да използва доматеното растение като платформа за нови гени и да ги въведе отново в картофа, казва той, „тъй като доматът по същество е свободен от вредни мутации“.

В крайна сметка той се надява да създаде картофени семена – хибридизация, задвижвана от човека, за да помогне на нашите пържени картофи да се отърват от вредните си мутации.