Как эволюционировали популярные сельскохозяйственные культуры

Арбузы размером с горошину, бананы с косточками, фиолетовая морковь и твердая кукуруза — наши далекие предки разглядели в них потенциал и вывели великолепные съедобные сорта. Найти исторические корни этих сельскохозяйственных культур удалось с помощью анализа ДНК. РИА Новости рассказывает, когда люди начали селекцию овощей и фруктов и как это сказалось на их качестве.

Царица полей

Предшественник кукурузы — теосинте, на который девять тысяч лет назад пал пытливый взгляд Homo sapiens, настолько не похож на современный вариант, что ученые долгое время сомневались в их родстве. Спор разрешила расшифровка ДНК теосинте, до сих пор произрастающего в Южной Америке, древнего кукурузного початка, найденного археологами в одной из пещер долины Теуакан в Мексике, и современной кукурузы.

Остатки растения возрастом 5310 лет оказались тем самым недостающим звеном между теосинте, у которого даже нет початков, а стебель заканчивается маленькими колосками с твердыми зернышками, и привычной для нас желтой кукурузой.

По размерам початок, найденный в пещерах Теуакан, ближе к дикому предку — около двух сантиметров в длину, зато внешне уже напоминает современную кукурузу. Зерна древнего растения, лишенные твердой оболочки, располагались вокруг жесткой центральной части и закрывались листьями. Основываясь на сравнительном анализе трех геномов, ученые пришли к выводу, что превращение теосинте в культурную кукурузу происходило постепенно, а не в результате резкого изменения в генах, как считалось ранее.

Горькая полосатая ягода

Арбуз и его дикий родственник тсамма

В 2014 году на аукционе Christie’s выставили натюрморт итальянского художника Джованни Станки, привлекший внимание не столько искусствоведов и любителей живописи, сколько историков и биологов. Среди мастерски изображенных персиков, груш и яблок располагался довольно странный арбуз с очень уж толстой (даже для арбуза) коркой и крупными косточками. Сладкой красной мякоти в ягоде было мало, а большая часть плода казалась белой и несъедобной.

Арбуз действительно выглядел так в XVII веке, а его дикий предшественник — дыня тсамма (Citrullus ecirrhosus), произрастающая в африканской пустыне Калахари, представляет собой полосатую ягоду не более пяти сантиметров в диаметре, горькую и твердую. Сахара в ней в три раза меньше, чем в современном арбузе, зато присутствуют жиры и крахмал. Анализ ДНК показал, что тсамма и современный арбуз — родственники.

Первыми окультурить дикую ягоду решили древние египтяне почти четыре тысячи лет назад — в их захоронениях часто находят семена древних арбузов.

Помидор со смородину

Культурные томаты и их дикий родственник Solanum pimpinellifolium

Несколько тысячелетий назад помидоры тоже было не узнать — гроздья небольших ягод походили на крупные плоды красной смородины. Южноамериканские индейцы, которые, вероятно, первыми «одомашнили» томаты, в процессе селекции делали ставку на самые крупные экземпляры. В результате кардинально поменялись структура и работа гена CSR, управляющего размером помидоров. Проведя сравнение ДНК культурных и полудиких сортов томатов, международная группа ученых обнаружила, что практически у всех современных помидоров, выращиваемых людьми, есть «поврежденная» версия этого гена.

Окультуривание томатов сказалось и на их вкусе — он стал более пресным. Это побочный эффект попыток селекционеров увеличить размеры помидоров и результат необычного взаимодействия генов, отвечающих за защиту ягод от засухи.

Дикая морковь

Культурная и дикая морковь

Дикая морковь, произраставшая несколько тысяч лет назад на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, была тонкой, белой, горькой и неприятно пахла. Выращивать ее стали только ради ароматных семян, а на корнеплод обратили внимание лишь в первые века нашей эры. Сначала окультуренный овощ был желтого и фиолетового цветов, и только в XVII столетии появилась привычная для нас оранжевая морковка.

Одни исследователи приписывают ее возникновение нидерландским патриотам, желавшим, чтобы корнеплод по цвету подходил к национальному флагу, другие считают, что оранжевая морковь не придавала блюдам некрасивый коричневый оттенок, потому селекционеры предпочитали ее фиолетовой. Как бы то ни было, но выбор оказался верным. Согласно результатам исследования американских ученых, именно пигменты, связанные с оранжевым цветом (каротиноиды), делают морковь такой полезной. Каротиноиды считаются метаболическими предшественниками витамина А, а он важен для хорошего зрения.

Бананы с косточками

В одном плоде дикого банана содержится до 50−60 косточек

Главная особенность окультуренного банана, плоды которого можно купить в любом магазине, — он не умеет самостоятельно размножаться. Фермеры получают новые растения вегетативно, высаживая ростки, образующиеся на старых. А вот предполагаемый дикий предок банана Musa acuminate, до сих пор произрастающий в Юго-Восточной Азии, размножается самостоятельно, так как обладает довольно крупными темными косточками — по 50−60 в каждом плоде. Черные точки в сердцевине современных съедобных бананов — воспоминание о тех самых семенах.

Нынешние бананы в два раза больше своих диких предков, но совершенно беззащитны перед инфекциями и паразитами, которым прародители успешно противостояли. Большинство съедобных сортов (47 процентов) происходят из так называемой группы Кавендиш (Cavendish banana), а ограниченное генетическое разнообразие — это всегда приговор, так как растение не успевает угнаться за мутирующими вредителями.

Выход нашли австралийские ученые, предложившие пересаживать культурным сортам гены их диких предков. Исследователи уже вырастили несколько таких одичавших растений, которые успешно противостояли панамской болезни, вызываемой грибками рода Fusarium.