چگونگی تکامل سیب زمینی امروزی از گوجه ‌فرنگی در ۹ میلیون سال قبل

01

از 07

راز بقای سیب زمینی در غده‌های زیرزمینی

راز بقای سیب زمینی در کشف مهمی نهفته است: این گیاه توانست با تکامل یک قابلیت ویژه یعنی رشد غده‌های زیرزمینی در کوهستان‌های آند زنده بماند.

این غده‌ها که در واقع سیب‌زمینی‌های کوچک هستند، زیر خاک تشکیل می‌شوند و مانند انبار، آب و مواد غذایی را ذخیره می‌کنند.

این قابلیت هوشمندانه دو مزیت کلیدی داشت:

• مقاومت در برابر هوای سرد و شرایط سخت کوهستان
•  امکان تکثیر سریع و آسان بدون نیاز به بذر (تکثیر غیرجنسی)

02

از 07

تضاد ژنتیکی حل‌نشده

سال‌ها بود که دانشمندان نمی‌دانستند سیب‌زمینی دقیقاً از کجا آمده است. این گیاه از نظر شکل و ویژگی‌های ژنتیکی خیلی شبیه سه نوع گیاه شیلیایی بدون غده است، اما برخلاف آنها، غده دارد. بررسی‌های ژنتیکی هم نشان داده‌اند که سیب‌ زمینی از نظر ژنتیکی بیشتر به گوجه‌فرنگی شبیه است تا مشابه دیگر گیاهان غده‌دار باشد. همین موضوع باعث شده است این سؤال پیش بیاید که چطور گیاهی که به گیاهان بدون غده نزدیک می‌باشد، توانسته است غده تولید کند؟

03

از 07

تحلیل جامع ژنوم

دانشمندان برای پیدا کردن راز شکل‌گیری سیب زمینی، بیش از ۴۵۰ نوع سیب‌زمینی معمولی و ۵۶ نوع سیب‌زمینی وحشی را از کشورهای مختلف آمریکای جنوبی بررسی کردند. نتیجه بررسی‌ها این بود که همه‌ این گیاهان ترکیبی از DNA دو گیاه والد دارند؛ یعنی دورگه هستند و از ترکیب دو گونه مختلف به وجود آمده‌اند.

04

از 07

شناسایی ژن‌های کلیدی سیب زمینی

دانشمندان در بررسی‌های ژنتیکی خود دو ژن حیاتی برای تولید غده را شناسایی کردند:

• SP6A: ژنی از سوی والد گوجه‌فرنگی که نقش تنظیم‌کننده اصلی در تشکیل غده را دارد.
• IT1: ژنی از والد etuberosum که رشد ساقه‌های زیرزمینی را کنترل می‌کند.

آزمایش‌ها نشان داد که ترکیب این دو ژن برای غده‌سازی ضروری است و حذف هر یک باعث ناتوانی گیاه در تولید مثل غیرجنسی می‌شود.

05

از 07

نقش کوه‌های آند

این نوآوری تکاملی هم‌زمان با فرایند بالا آمدن کوه‌های آند در حدود ۹ میلیون سال پیش اتفاق افتاده است. شرایط سرد و سخت حاصل از این رویداد زمین‌شناختی به احتمال زیاد باعث شد تولید دانه و گرده‌افشانی دشوار شود. اما تولید غده‌های زیرزمینی به گیاه کمک کرد تا مواد مغذی ذخیره کند و بدون نیاز به گرده‌افشانی تکثیر یابد.

06

از 07

بقا و گسترش سریع گونه‌های سیب زمینی

توانایی سیب زمینی برای تولید مثل غیرجنسی باعث شد ترکیب‌های ژنتیکی مفیدی که از والدین خود به ارث برده بود، در نسل‌های بعدی هم ثابت بماند. همین ویژگی به سیب‌زمینی کمک کرد تا به‌سرعت خود را با زیست‌بوم‌های مختلف هماهنگ کند و در مناطق گوناگون رشد نماید. نتیجه‌ این سازگاری فوق‌العاده، پیدایش ۱۰۷ گونه‌ متفاوت از سیب‌زمینی است، که امروزه در سراسر آمریکای جنوبی در محیط‌های بسیار متنوعی رشد می‌کنند.

07

از 07

چشم‌انداز آینده در اصلاح نژاد

در حال حاضر، تمرکز اصلی پژوهشگران بر استفاده عملی از یافته‌های ژنتیکی برای ارتقای اصلاح نژاد سیب‌زمینی است. یکی از چالش‌های مهم در روش‌های رایج اصلاح نژاد، وجود جهش‌های زیان‌آور است، که باعث ایجاد محدودیت‌های ژنتیکی می‌شود. اکنون دانشمندان در حال بررسی امکان بهره‌گیری از گوجه‌فرنگی به‌ عنوان پایه‌ای نوین هستند، که می‌تواند این موانع را برطرف کند و مسیر اصلاح نژاد سیب‌زمینی را بهبود بخشد.

با وجود دستاوردهای جدید در درک منشأ سیب زمینی، هنوز پرسش‌هایی درباره نحوه بازیابی توانایی تولید مثل جنسی در اجداد این گیاه باقی مانده است. از زمان نخستین ترکیب ژنتیکی تا امروز، هر سه تبار اصلی شامل سیب‌زمینی، گوجه‌فرنگی و گیاه etuberosum، تغییرات زیادی را پشت سر گذاشته‌اند و فاصله‌ چشمگیری از اجداد اولیه خود گرفته‌اند. همین مسئله، شناسایی مسیرهای بازگشت توانایی‌های تولید مثل جنسی را با پیچیدگی‌هایی همراه کرده است.