دانشمندان پدربزرگ «سیب‌زمینی» را کشف کردند!

فرادید:  آمیزش تصادفی بین گوجه‌فرنگی‌های وحشی و گونه‌ای شبیهِ سیب‌زمینی بین ۸ تا ۹ میلیون سال پیش، ممکن است منجر به پیدایش یکی از غذاهای اصلی و محبوب ما یعنی «سیب‌زمینی» شده باشد. 

همراه با ۱۰۷ گونه سیب‌زمینی وحشی موجود، سیب‌زمینی‌های پرورشی که امروز می‌شناسیم (با نام علمی سولانوم توبروسم) در تبار گیاهی به نام پِتوتا (Petota) قرار دارند. پژوهش جدیدی نشان داده که این تبار  از آمیزش بین نیاکان دو تبار دیگر به وجود آمده: گوجه که شامل ۱۷ گونه زنده از جمله Solanum lycopersicum (گوجه‌فرنگی معمولی) می‌شود و اِتوبروسِم (Etuberosum) که تنها سه گونه زنده بومی آمریکای جنوبی دارد. 

ساندرا نَپ، گیاه‌شناس پژوهشی در موزه تاریخ طبیعی لندن و یکی از نویسندگان این پژوهش، گفته: «از دیدگاه تکاملی، ما در مورد روابط بین تبارهای گوجه، پِتوتا (Petota) و اِتوبروسِم (Etuberosum )  یک اختلاف‌نظر حل‌نشده داشتیم.» 

به گفته نَپ، اهمیت آمیزش بین‌گونه‌ای در این مورد، اینست که ترکیب‌های ژنتیکی جدیدی را در تبار پِتوتا ایجاد کرد که در نهایت به تولید غده منجر شد: اندام‌های زیرزمینی متورمی که آب و مواد مغذی را ذخیره می‌کنند و انسان‌ها از آن تغذیه می‌کنند. نیاکان گوجه امروزی و اِتوبروسِم چنین غده‌هایی نداشتند و این ساختارها از زمان آمیزش و ایجاد دورگه، در هیچ‌یک از این دو تبار پدید نیامده‌اند. 

پروفسور سان‌وِن هوآنگ، متخصص ژنوم کشاورزی در آکادمی علوم کشاورزی چین و نویسنده دیگر این پژوهش گفته: «یافته‌های ما نشان می‌دهد یک رویداد آمیزش بین‌گونه‌ای می‌تواند موجب پیداش ویژگی‌های جدیدی شود که به پیدایش گونه‌های بیشتری منجر می‌شود. ما بالاخره معمای منشأ سیب‌زمینی را حل کردیم.» 

پژوهشگران برای درک دقیق‌تر این روابط تکاملی، ژنوم ۱۲۸ نمونه از تبارهای پتوتا، گوجه و اتوبروسِم را با استفاده از ابزارهای پیشرفته ژنومی که پیش‌تر در دسترس نبودند، تجزیه‌وتحلیل کردند. به همین دلیل پیش از این دانشمندان نتوانسته بودند به این نتایج برسند. 

این پژوهش نشان داده که الگوهای ژنتیکی در تبار پتوتا موزاییکی هستند؛ یعنی ترکیبی کم و بیش برابر از DNA به‌ارث‌رسیده از گوجه و اتوبروسم که منشأ سیب‌زمینی را به آمیزش بین این دو تبار در بازه ۸ تا ۹ میلیون سال پیش نسبت می‌دهد. 

این رویداد آمیزشی باستانی بین گوجه و اتوبروسم ممکن بوده، زیرا این دو بین ۱۳ تا ۱۴ میلیون سال پیش یک نیای مشترک داشته‌اند. اگرچه پس از انقراض نیای مشترک، تبارهای اتوبروسم و گوجه مسیرهای تکاملی مستقلی را طی کردند، اما احتمالاً همچنان از دید ژنتیکی به‌قدر کافی مشابه بوده‌اند که بتوانند حتی ۵ میلیون سال بعد با هم آمیزش کنند. 

یکی از یافته‌های مهم این پژوهش، شناسایی ژن‌هایی بود که در تشکیل غده‌ها نقش داشتند. نکته قابل‌توجه اینست که پژوهشگران ژن SP6A را شناسایی کردند؛ ژنی که ریشه در تبار گوجه دارد، اما در سیب‌زمینی به‌گونه‌ای تکامل یافته که دستور تشکیل غده‌ها را در زمان مناسب صادر می‌کند. پژوهشگران همچنین، بر ژن IT1 تأکید کردند در فرآیند شکل‌گیری غده‌ها نقش دارد، اما این ژن از تبار اتوبروسم منشأ گرفته است. 

پژوهشگران می‌گویند، این توانایی جدید در تولید غده به سیب‌زمینی اجازه داد زمان بالا آمدن سریع رشته‌کوه‌های آند، در خاک‌های جدید مستقر شود. 

ساندرا نپ گفته: «این آمیزش موجب بازچینی ژن‌ها شد و در نتیجه، تبار جدیدی که توانایی تولید غده داشت بوجود آمد؛ این توانایی به گیاهان کمک کرد در زیستگاه‌های سرد و خشک که در اثر بالا آمدن آند به وجود آمده بودند، گسترش یابند.» 

توانایی ذخیره آب و مواد مغذی در غده‌های سیب‌زمینی، به این گیاهان امکان داد در محیط‌هایی سخت‌تر از تبارهای گوجه و اتوبروسم،  زنده بمانند. این امر نه‌تنها موجب گسترش جغرافیایی سیب‌زمینی، بلکه مانع آمیزش مجدد آن‌ها با تبارهای قبلی و در نهایت منجر به شکل‌گیری تبار کاملاً جدیدی به نام پِتوتا شد. 

هوآنگ در پایان گفت: «تکامل غده در سیب‌زمینی‌ها مزیت بزرگی در محیط‌های سخت برای آن‌ها ایجاد کرد و موجب انفجار گونه‌های جدید شد؛ امری که به تنوع غنی امروزی در سیب‌زمینی‌ها کمک کرده و آن‌ها را به یکی از محصولات اصلی تغذیه انسان تبدیل کرده است.»