De ce cartofii nu ar exista fără roșii

În urmă cu aproximativ nouă milioane de ani, în ceea ce mai târziu se va numi America de Sud, într-o eră în care Anzii încă își sporeau înălțimea, vegetația era mult mai sălbatică, iar specia umană nu exista - două plante trăiau una lângă alta.

„Ar trebui să spunem mai degrabă, două populații de plante”, afirmă Dr. Sandra Knapp, botanist la Muzeul de Istorie Naturală din Londra.

„Acestea au fost strămoașele a ceea ce numim astăzi roșii (Solanum lycopersicum) dar și strămoașele unui grup de plante numit Solanum etuberosum, ale cărui trei specii actuale se găsesc în Chile și în Insulele Juan Fernández”.

După cum probabil se observă din numele lor, cele două familii de plante aveau un fond comun și s-au încrucișat.

„A intervenit un amestec genetic care a creat ceva complet nou", spune Dr. Knapp, „permițând noii plante să se dezvolte în habitatele reci și uscate din Anzi”.

Experții numesc aces amestec hibridizare interspecifică. Ea se produce frecvent, uneori cu rezultate nu tocmai fericite.

Catârul, de exemplu, apare în urma întâlnirii intime dintre o femelă cal și un mascul măgar.

Deși catârul poate fi considerat un hibrid de succes - acest animal a fost apreciat din cele mai vechi timpuri - el nu are capacitatea de a se reproduce.

În regnul vegetal, spune Dr. Knapp, încrucișările între specii au loc frecvent - acesta este modul în care obținem adesea plantele noastre de grădină. Se pot întâmpla în mod natural sau prin intervenție umană, și generează plante care combină trăsături specifice.

„Uneori sunt sterile și nu pot să se dezvolte într-o nouă populație”, adaugă ea.

Dar atunci când combinația de circumstanțe este ideală, rezultatul hibridizării poate depăși așteptările.

Asta s-a întâmplat în acest caz: cartoful s-a născut dintr-o încrucișare întâmplătoare, acum milioane de ani, între două specii din familia Solanaceae.

„Este fascinant faptul că ceva atât de comun și totodată important pentru noi precum cartoful are o origine atât de veche și extraordinară”, spune Dr. Knapp.

„Roșia este mama, iar etuberosul este tatăl”, a declarat Sanwen Huang, profesor la Academia Chineză de Științe Agricole, care a condus studiul internațional publicat în iulie în revista Cell.

Cum s-a rezolvat un mister vechi

Punctul de plecare a fost ceva deja știut.

Deși pe o tarabă în piață, cartoful - tare și bogat în amidon - nu seamănă prea mult cu roșia - colorată și suculentă - „ele sunt foarte, foarte asemănătoare”, menționează Dr. Knapp, care a fost, de asemenea, implicată în cercetare.

Potrivit cercetătoarei, frunzele și florile sunt foarte asemănătoare, iar fructul rezultat din floarea unui cartof seamănă chiar cu o roșie mică și verde.

„Dincolo de ceea ce vedem, se știe de mult timp că roșiile, etuberosum și cartofii sunt strâns înrudite”, spune ea. „Ceea ce nu știam era care dintre ele este cea mai apropiată de cartofi, deoarece gene diferite ne-au spus povești diferite.”

Oamenii de știință au petrecut decenii încercând să descifreze misterul originii popularului tubercul, dar s-au lovit de un obstacol semnificativ: cartoful are un fond genetic neobișnuit.

În timp ce majoritatea speciilor vii, inclusiv oamenii, au două copii de cromozomi în fiecare celulă, cartoful are patru.

Pentru a rezolva paradoxul, echipa a analizat peste 120 de genomuri (setul complet de gene sau materialul genetic prezent într-o celulă) de la zeci de specii, inclusiv de la cartof, roșie și etuberosum.

Genomurile pe care le-au studiat de la cartofi au arătat aproximativ același raport roșie-etuberosum.

Strămoșul „nu a fost una dintre aceste plante, au fost ambele”, subliniază Dr. Knapp.

Astfel a fost descoperită această relație romantică care s-a petrecut la poalele munților din America de Sud acum milioane de ani.

A fost o uniune reușită „deoarece a generat combinații de gene care au permis acestei noi specii să se dezvolte și să se extindă în habitatele de mare altitudine din Anzi care tocmai se formau”, explică Dr. Knapp.

Acest lucru s-a întâmplat în mare măsură datorită faptului că, deși planta de cartof de deasupra solului semăna foarte mult cu părinții săi, avea și ceva ascuns, complet nou: tuberculii.

Tuberculii sunt ca o cutie cu masa de prânz disponibilă oricând: stochează energie, care ajută la supraviețuirea peste iarnă, în caz de secetă sau oricare alte condiții nefavorabile.

O „loterie genetică”

Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, un lucru fascinant: planta nou apărută acum milioane de ani a dezvoltat tuberculi câștigând o loterie genetică.

S-a dovedit că fiecare dintre plantele strămoașe poseda o genă esențială pentru formarea tuberculilor.

Însă niciuna nu putea „acționa” pe cont propriu și, atunci când cele două gene s-au întâlnit, au declanșat un proces care a transformat tulpinile subterane în cartofi gustoși.

Echipa chineză cu care a lucrat Dr. Knapp chiar a reușit să demonstreze acest lucru.

„Au făcut o mulțime de experimente foarte precise, eliminând aceste gene pentru a-și confirma ipoteza”, spune ea, „și fără ele, tuberculii nu s-au format”.

Hibridizarea care a creat tuberculul de cartof a fost mai mult decât un accident fericit - a creat un nou organ. Iar acest organ marchează o performanță evolutivă.

Existența sa a permis plantei să se reproducă fără a avea nevoie de semințe sau polenizatori. A putut să se adapteze la o varietate de altitudini și condiții de mediu, ceea ce a dus și la o diversitate extraordinară.

Chiar și astăzi „există peste 100 de specii sălbatice care se găsesc doar pe continentele americane, din sud-vestul Statelor Unite până în Chile și Brazilia”, explică Dr. Knapp.

Vulnerabilități

Această capacitate de propagare asexuată a și dăunat cartofului.

„Pentru cultivare, se folosesc bucăți mici dintr-un cartof, ceea ce înseamnă că, atunci când există un teren plantat cu un singur soi, acestea sunt în esență clone”, explică în continuare Dr. Knapp.

Această uniformitate genetică face plantele vulnerabile în fața unei noi boli, de exemplu. Ceea ce ne aduce la motivul pentru care oamenii de știință au efectuat această cercetare.

Potrivit Dr. Knapp, echipa chineză dorește să creeze cartofi care se pot reproduce prin semințe și pot fi modificați genetic. Ei speră că introducerea unor gene de la speciile sălbatice poate crea soiuri care rezistă mai bine dificultăților ecologice.

„Și ceilalți biologi implicați în acest studiu și eu, la rândul meu, am vrut să aflăm care este cea mai apropiată rudă a cartofilor și de ce sunt atât de diverși”, spune ea.

„Așa că am abordat cercetarea din perspective foarte diferite și ne-am pus o mulțime de întrebări, ceea ce a făcut ca studiul să fie foarte agreabil pentru toți cei implicați.”

Acest articol a fost scris și revizuit de jurnaliști BBC, folosind inteligența artificială pentru a ajuta în procesul de localizare, ca parte a unui proiect pilot.

Editat de Viorica Toma.