Учёные выяснили, что современный картофель появился в результате скрещивания с томатами 9 млн лет назад

Неклубненосные и клубненосные виды картофеля. Авторы: Юйсинь Цзя и Пэй Ван

Международная группа исследователей обнаружила, что естественное скрещивание в дикой природе между растениями томатов и картофелеподобными видами из Южной Америки около 9 миллионов лет назад привело к появлению современного картофеля.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell, учёные предполагают, что это древнее эволюционное событие запустило формирование клубня — увеличенной подземной структуры, накапливающей питательные вещества, которая встречается у таких растений, как картофель, ямс и таро.

«Наши результаты показывают, как гибридизация между видами может запустить эволюцию новых признаков, позволяя появляться ещё большему количеству видов, — говорит ведущий автор исследования Санвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. — Мы наконец-то разгадали тайну происхождения картофеля».

Как одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире, происхождение картофеля долгое время оставалось загадкой для учёных. Внешне современные растения картофеля почти идентичны трём картофелеподобным видам из Чили под названием Etuberosum. Однако эти растения не образуют клубней. Филогенетический анализ показывает, что картофель более тесно связан с томатами.

Чтобы разрешить это противоречие, исследовательская группа проанализировала 450 геномов культурного картофеля и 56 геномов диких видов.

«Дикие виды картофеля очень сложно собирать, поэтому этот набор данных представляет собой наиболее полную коллекцию геномных данных дикого картофеля из когда-либо анализировавшихся», — отмечает первый автор статьи Чжиян Чжан из Института геномики сельского хозяйства в Шэньчжэне.

Учёные обнаружили, что каждый вид картофеля содержит стабильную, сбалансированную смесь генетического материала от Etuberosum и томатов, что свидетельствует о гибридном происхождении картофеля от этих двух растений.

Хотя Etuberosum и томаты — разные виды, они имели общего предка около 14 миллионов лет назад. Даже после 5 миллионов лет раздельной эволюции они смогли скреститься и дать начало первым клубненосным растениям картофеля около 9 миллионов лет назад.

Исследователи также проследили происхождение ключевых генов, отвечающих за формирование клубней. Ген SP6A, который действует как главный переключатель, сообщающий растению, когда начинать формировать клубни, достался картофелю от томатов. Другой важный ген IT1, контролирующий рост подземных стеблей, из которых образуются клубни, был унаследован от Etuberosum. Без любого из этих компонентов гибридное потомство не смогло бы производить клубни.

Это эволюционное новшество совпало с периодом быстрого подъёма Анд, когда формировались новые экологические ниши. Благодаря способности накапливать питательные вещества под землёй, ранние виды картофеля смогли адаптироваться к изменяющимся условиям, выживая в суровом горном климате.

Клубни также позволяют картофелю размножаться без семян и опыления — новые растения просто прорастают из почек на клубне. Эта особенность позволила им быстро распространиться и занять разнообразные экологические ниши — от умеренных лугов до холодных высокогорных пастбищ Центральной и Южной Америки.

«Появление клубня дало картофелю огромное преимущество в суровых условиях, вызвав взрывное видообразование и способствуя тому богатому разнообразию картофеля, которое мы видим и используем сегодня», — заключил Хуан.

Дополнительная информация: Ancient hybridization underlies tuberization and radiation of the potato lineage, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.06.034. www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00736-6

Источник: Cell Press