Zemiak vďačí za svoj vznik pred 9 miliónmi rokov paradajke: Zásadná rola hybridizácie

Kľúčový predchodca obľúbenej zemiaky sa zrodil pred deviatimi miliónmi rokov v tieni rastúcich Ánd. Nový výskum odhaľuje, že za jeho vznik vďačíme nečakanej pomoci od ďalšej bežnej kuchynskej suroviny – paradajky.

Podľa štúdie publikovanej v časopise Cell, praveký predchodca zemiaka vznikol hybridizáciou rastlín príbuzných paradajke a Etuberosum, čo je sekcia druhov rodu Solanum. Etuberosum sa vizuálne podobá na modernú pestovanú zemiakovú rastlinu, ktorá patrí do sekcie Solanum Petota. Avšak, chýba mu schopnosť produkovať hľuzy, ktoré slúžia na ukladanie živín.

„Vždy sme si mysleli, že tieto tri línie sú úzko prepojené,“ hovorí spoluautorka štúdie Sandra Knapp, botanička z Prírodovedného múzea v Londýne. „Ale vzťahy medzi nimi neboli jasné. Rôzne gény nám hovorili rôzne príbehy. Rozhodli sme sa zistiť prečo!“

Zemiak patrí medzi najpoužívanejšie základné plodiny na svete. Až doteraz však jeho genetická história bola pre vedcov nejasná. Hoci sa zemiaky podobajú na Etuberosum a zdieľajú niektoré gény s paradajkami, vedci nedokázali presne určiť evolučný príbeh, ktorý tieto rastliny spája.

Komentár redakcie: Objav hybridného pôvodu zemiaka vrhá nové svetlo na evolúciu plodín a mechanizmy, ktorými rastliny adaptujú na meniace sa prostredie. Otvára sa tak priestor pre výskum, ktorý by mohol viesť k šľachteniu odolnejších a výnosnejších odrôd.

Knapp a jej medzinárodný tím analyzovali viac ako 100 genómov moderných zemiakov a paradajok, ako aj najväčšiu zbierku genómov Etuberosum, ktorá bola kedy analyzovaná. Zistili, že každý zemiakový genóm obsahuje vyváženú mozaiku génov z línií paradajky a Etuberosum. Následne zistili, že zemiak pravdepodobne nebol sesterskou skupinou ani jednej z týchto rastlín, ale výsledkom hybridizácie.

Zostávala však ďalšia záhada: ani paradajka, ani Etuberosum nemajú hľuzy. Vedci zistili, že každý rodičovský druh obsahoval jeden kľúčový gén, ktorý – keď sa skombinoval – umožnil rast hľúz. Paradajky prispeli génom SP6A, ktorý funguje ako hlavný spínač na spustenie tvorby hľúz. Z Etuberosum pochádza gén IT1, ktorý riadi rast stoniek, z ktorých sa stanú hľuzy.

„Vieme, že hybridizácia vytvára nové znaky a nové druhy,“ hovorí vedúci výskumník Sanwen Huang z Čínskej akadémie poľnohospodárskych vied. „Táto štúdia však prvýkrát ukazuje, že hybridizácia vytvorila nový typ orgánu, hľuzu, ktorá sa neskôr stala kľúčovou súčasťou jednej zo základných potravín ľudstva.“

K hybridizácii paradajok a Etuberosum pravdepodobne došlo počas obdobia prudkého zdvíhania pohoria Andy. Výsledné hľuzy umožnili predkom zemiaka rozmnožovať sa nepohlavne a prežiť v nových, vyššie položených biotopoch. Hľuzy umožňujú zemiakom rásť v rôznych prostrediach a klimatických podmienkach.