Ziemniaki powstały z pradawnej krzyżówki roślin przypominających dzisiejsze ziemniaki i przodków pomidora – wynika z najnowszych badań opublikowanych w prestiżowym czasopiśmie "Cell". Odkrycie rzuca nowe światło na ewolucję bulw i wyjaśnia, dlaczego ziemniaki stały się tak powszechne na całym świecie.
Międzynarodowy zespół naukowców ogłosił przełom w badaniach nad pochodzeniem ziemniaków. Według najnowszych ustaleń, bulwy - kluczowa cecha tej rośliny - pojawiły się około dziewięciu milionów lat temu w wyniku hybrydyzacji dwóch gatunków: jednej rośliny przypominającej dzisiejsze ziemniaki oraz przodka współczesnego pomidora. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "Cell".
Nasze odkrycia pokazują, w jaki sposób epizod hybrydyzacji między gatunkami może zapoczątkować ewolucję nowych cech, umożliwiając powstawanie kolejnych gatunków - podkreśla współautor badania, Sanwen Huang z Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych.
Ziemniak, jedna z najważniejszych roślin uprawnych na świecie, od lat stanowił zagadkę dla naukowców. Choć z wyglądu przypomina trzy gatunki z Chile (Etuberosum), te nie wytwarzają bulw. Aby rozwiązać ten paradoks, badacze przeanalizowali 450 genomów uprawianych ziemniaków oraz 56 dzikich gatunków.
Bardzo trudno jest pobierać próbki dzikich ziemniaków, więc ten zbiór danych stanowi najobszerniejszą kolekcję genomów dzikich ziemniaków, jaką kiedykolwiek przeanalizowano - mówi pierwszy autor publikacji, Zhiyang Zhang.
Naukowcy odkryli, że każdy gatunek ziemniaka zawiera stabilną mieszankę materiału genetycznego pochodzącego zarówno od Etuberosum, jak i od pomidorów. To dowód na pradawną hybrydyzację, która dała początek ziemniakom z bulwami. Choć Etuberosum i pomidory to odrębne gatunki, około 14 milionów lat temu miały wspólnego przodka. Nawet po około 5 milionach lat ewolucyjnego rozdzielenia były w stanie się krzyżować, dając początek najwcześniejszym roślinom ziemniaka z bulwami.
Badacze prześledzili również pochodzenie kluczowych genów odpowiedzialnych za tworzenie bulw w ziemniakach. Okazało się, że gen SP6A, działający jak główny przełącznik informujący roślinę, kiedy zacząć wytwarzać bulwy, pochodzi od pomidora. Z kolei inny ważny gen - IT1, który pomaga kontrolować wzrost podziemnych łodyg tworzących bulwy, pochodzi od Etuberosum. Bez żadnego z tych elementów hybrydowe potomstwo nie byłoby zdolne do wytwarzania bulw - podkreślają eksperci.
Naukowcy zwracają uwagę, że ewolucyjna innowacja, jaką było powstanie bulwy, zbiegła się w czasie z gwałtownym wypiętrzaniem się Andów - okresem, w którym powstawały nowe ekologiczne środowiska. Dzięki bulwie magazynującej składniki odżywcze pod ziemią wczesne ziemniaki mogły się szybko dostosować do zmieniających się warunków i przetrwać surowe warunki pogodowe panujące w górach.
Bulwy dają ziemniakom jeszcze jedną kolosalną przewagę - pozwalają im rozmnażać się bez nasion i zapylania: nowe rośliny wyrastają po prostu z pąków na bulwie. Ta cecha umożliwiła ziemniakom szybkie rozprzestrzenianie się i zasiedlanie różnorodnych nisz ekologicznych - od łagodnych łąk aż po wysokie i zimne tereny w Ameryce Środkowej i Południowej.
Wyewoluowanie bulwy dało ziemniakom ogromną przewagę w surowych warunkach środowiskowych, napędzając gwałtowny rozwój nowych gatunków i przyczyniając się do bogatej różnorodności ziemniaków, na których dziś polegamy - podkreśla prof. Huang.
