Десятилетиями ученые обсуждали происхождение картофеля, но только сейчас им удалось прояснить этот вопрос: «земляное яблоко», как выяснилось, возникло около девяти миллионов лет назад в результате скрещивания предков томата и малоизвестного южноамериканского растения Etuberosum.
Картофель имеет южноамериканское происхождение: его выращивание началось около семи-девяти тысяч лет назад на территории современной Боливии. В XVI веке растение было завезено в Испанию, а в XVII веке распространилось в Северной Европе. Изначально в Европе картофель считался декоративным и даже опасным растением, и его питательные свойства оценили только в XVIII веке, благодаря работе французского агронома Антуана-Огюста Парматье.
В 2024 году ученые провели исследование генома сорта Four Corners (Solanum jamesi установили, в Северной Америке предки современных индейских племен хопи, пуэбло, апачи, тева и других самостоятельно культивировали картофель. Однако, точное происхождение картофельной линии до настоящего времени остается невыясненным.
После анализа 128 полногеномных последовательностей диких и культурных видов картофеля, томата и растения Etuberosum, биологи во главе с Санвэном Хуангом (Sanwen Huang) из Академии сельскохозяйственных наук Китая установили, что 107 видов Petota, включающего картофель, имеют гибридированное происхождение. Это стало возможным благодаря использованию современных методов филогеномики и популяционной генетики.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Cell, анализ геномов различных видов Petota, как дикорастущих, так и культурных, выявил, что они обладают смешанной генетической структурой, происходящей от обеих родительских форм. При этом формирование клубней оказалось обусловлено перекрестным наследованием генов, унаследованных от томата и Etuberosum.
Ген SP6A, контролирующий формирование клубней, картофель унаследовал от томатов, а ген IT1, отвечающий за развитие боковых побегов, – от Etuberosum. Взаимодействие этих генов в геноме гибрида обеспечило формирование клубней. Межвидовое скрещивание, по оценкам, произошло около девяти миллионов лет назад, что и обуславливает эволюционный успех картофеля: в отличие от томатов и Etuberosum, имеющих ограниченный ареал распространения, представители линии Petota заселили обширные территории Южной и Центральной Америки.
Все разновидности данной линии характеризовались способностью к формированию клубней, которые служили резервом воды и питательных веществ, а также обеспечивали вегетативное размножение – значительное преимущество в условиях меняющегося климата. Заметно, что скорость видообразования в линии Petota была наибольшей среди всех изученных линий рода Solanum, что, скорее всего, обусловлено увеличением числа используемых экологических ниш.
Именно древняя гибридизация между разными видами растений оказалась решающим фактором в эволюции картофеля, став катализатором появления новых эволюционных черт. Изучение генетического разнообразия других сельскохозяйственных культур может раскрыть не менее захватывающие сведения об их происхождении.