کشف ریشه‌های ژنتیکی سیب‌زمینی: تلاقی باستانی گوجه‌فرنگی و گیاهی بدون غده

راز ژنتیکی سیب‌زمینی چگونه کشف شد؟

دانشمندان با تحلیل ژنوم چندین گونه سیب‌زمینی پرورشی و وحشی، به این نتیجه رسیدند که تمامی گونه‌های سیب‌زمینی دارای ساختار ژنتیکی ترکیبی هستند. این بدان معناست که نیمی از ژنوم آن‌ها از گوجه‌فرنگی و نیمی دیگر از گیاه سولانوم ایتوبرسوم (گیاهی شبیه سیب‌زمینی بدون غده) منشأ گرفته است. این یافته نشان می‌دهد که این تلاقی ژنتیکی احتمالاً تنها یک بار در تاریخ رخ داده و تمامی گونه‌های امروزی سیب‌زمینی از همان ترکیب اولیه به وجود آمده‌اند.

در این تلاقی ژنتیکی، خانواده‌های مختلف ژنی با یکدیگر ترکیب شده و توانایی ساخت غده را در سیب‌زمینی ایجاد کرده‌اند. به عنوان مثال، ژن SP6A که فعال‌کننده فرایند غده‌سازی است، از گوجه‌فرنگی به ارث رسیده است. در مقابل، ژن IT1 که برای رشد ساقه‌های زیرزمینی (تشکیل‌دهنده غده‌ها) ضروری است، از سولانوم ایتوبرسوم به دست آمده است. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که بدون ژن IT1، غده‌ها بسیار کوچک می‌شوند و بدون ژن SP6A، اصلاً غده‌ای تشکیل نمی‌شود.

چرا کشف دانشمندان مهم است؟

پیدایش اندام‌های پیچیده جدید پس از تلاقی دو گونه، نشان‌دهنده این است که گونه‌زایی ترکیبی می‌تواند نیرویی قدرتمند در تکامل باشد. معمولاً هیبریدها (فرزندان حاصل از تلاقی) به دلیل ناسازگاری ژنتیکی نابارور هستند. اما سیب‌زمینی‌ها به لطف غده‌هایشان می‌توانند بدون نیاز به بذر یا گرده‌افشانی، از زیر خاک رشد کنند. این ویژگی به آن‌ها زمان داده تا دوباره تولید جنسی را توسعه دهند و این مزیت بزرگی در محیط‌های جدید مانند کوه‌های آند بوده است.

همچنین، ترکیب ویژگی‌های اجداد سیب‌زمینی باعث شده است این گیاه در طیف گسترده‌تری از شرایط آب‌وهوایی زنده بماند. در حالی‌که گیاهان گوجه‌فرنگی آب‌وهوای گرم و خشک را می‌پسندند و سولانوم ایتوبرسوم در محیط‌های سرد و مرطوب رشد می‌کند، گیاهان سیب‌زمینی ویژگی‌های هر دو را به ارث برده‌اند و سازگاری بیشتری دارند.

از گیاهان وحشی تا غذای جهانی

بیشتر از ۱۸۰ نوع سیب‌زمینی وحشی که به وجود آمده‌اند، به دلیل تلخی یا سمی بودن، قابل خوردن نیستند. اما حدود ۲۰ هزار سال پیش، ساکنان بومی آند گونه‌ای خوشمزه را کشف کردند و با پرورش آن، هزاران نوع سیب‌زمینی به وجود آوردند. سپس در قرون بعد، کاشفان اسپانیایی برخی از این گونه‌ها را به اروپا بردند و از آن‌جا سیب‌زمینی به سراسر جهان گسترش یافت.

با این حال، انتخاب‌های انسانی برای افزایش محصول یا مقاومت به بیماری‌ها باعث کاهش تنوع ژنتیکی سیب‌زمینی‌های امروزی شده است و آن‌ها را در برابر گرما، سیل و سایر تهدیدهای محیطی آسیب‌پذیر کرده است.

شناخت ریشه‌های ژنتیکی سیب‌زمینی از گوجه‌فرنگی و سولانوم ایتوبرسوم می‌تواند راهی برای افزایش مقاومت این گیاه باز کند. پژوهشگران می‌توانند ویژگی‌های مفید از دست‌رفته را دوباره از طریق اصلاح نژاد یا مهندسی ژنتیک وارد کنند و سیب‌زمینی‌های قوی‌تر و سازگارتر با شرایط جدید بسازند. نتایج این پژوهش در مجله Cell منتشر شده است.