תפוח האדמה הוא כיום אחד הגידולים החשובים בעולם. אך מקורותיו עוררו בלבול רב בקרב החוקרים. כעת, צוות מחקר בינלאומי גילה כי הכלאה טבעית בין עגבניות למינים דמויי תפוחי אדמה מדרום אמריקה לפני כ-9 מיליון שנה הובילה להתפתחות תפוח האדמה של ימינו (Solanum tuberosum).
במחקר שפורסם בכתב העת Cell, הוצע כי האירוע האבולוציוני העתיק עורר את היווצרות הפקעת, המבנה התת-קרקעי הגדול, שמאחסן חומרים מזינים המצויים בצמחים כגון תפוחי אדמה, בטטות וטארו (פקעת עמילנית אכילה של השיח המוכר בעברית כ"קולקס").
"ממצאי המחקר מראים כיצד אירוע הכלאה בין מינים יכול להצית את האבולוציה של תכונות חדשות, ולאפשר למינים נוספים להופיע", אמר פרופ' סאנוון הואנג מהאקדמיה הסינית למדעי החקלאות, שנמנה על צוות המחקר. "סוף סוף פתרנו את תעלומת מקור תפוחי האדמה".
בתור אחד הגידולים החשובים בעולם, מקורו של תפוח האדמה העסיק מדענים מזה זמן רב. במראה, צמחי תפוחי אדמה מודרניים כמעט זהים לשלושה מינים דמויי תפוחי אדמה מצ'ילה (Solanum etuberosum). אך צמחים אלה אינם נושאים פקעות אכילות. עם זאת, בהתבסס על ניתוח פילוגנטי, תפוחי האדמה נמצאו כקרובים יותר לעגבניות (Solanum lycopersicum).
כדי לפתור את הסתירה הזו, צוות המחקר ניתח 450 גנומים מתפוחי אדמה מתורבתים ו-56 מיני בר של תפוחי אדמה. "קשה מאוד לדגום תפוחי אדמה בר, ולכן מערך נתונים זה מייצג את האוסף המקיף ביותר של נתונים גנומיים על תפוחי אדמה בר שנותח אי פעם", אמר ז'יאנג ז'אנג, מהמכון לגנומיקה חקלאית בשנג'ן של האקדמיה הסינית למדעי החקלאות, שנמנה גם הוא על צוות המחקר.
החוקרים גילו שכל מיני תפוחי האדמה הכילו תערובת יציבה ומאוזנת של חומר גנטי הן מצמחי דמויי התפוח אדמה מצ'ילה והן מצמחי עגבניות, דבר המצביע על כך שתפוחי אדמה מקורם בהכלאה עתיקה בין השניים.
בעוד שצמחי דמויי תפוחי אדמה ועגבניות הם מינים נפרדים, יש להם אב קדמון משותף לפני כ-14 מיליון שנה. אפילו לאחר שנפרדו במשך כ-5 מיליון שנה, הם הצליחו להתרבות ביניהם והובילו ליצירת צמחי תפוחי האדמה המוקדמים ביותר עם פקעות לפני כ-9 מיליון שנה.
5 צפייה בגלריה
מין דמוי תפוח אדמה שאינו נושא פקעות (משמאל) ומין תפוח אדמה נושא פקעות (מימין)
(איור: Yuxin Jia and Pei Wang)
החוקרים גם עקבו אחר מקורות הגנים המרכזיים ליצירת פקעות בתפוח האדמה, שהם שילוב של חומר גנטי מכל מקור. הם גילו שהגן SP6A, המורה לצמח מתי להתחיל לייצר פקעות, הגיע מהעגבנייה. גן חשוב נוסף בשם IT1, המסייע בשליטה על צמיחת הגבעולים התת-קרקעיים היוצרים פקעות, הגיע מצד דמויי תפוח האדמה בצ'ילה.
חדשנות אבולוציונית זו התרחשה במקביל להתרוממות הקרקע המהירה של הרי האנדים, תקופה בה צצו סביבות אקולוגיות חדשות. בעזרת פקעת לאחסון חומרים מזינים מתחת לאדמה, תפוחי אדמה מוקדמים הצליחו להסתגל במהירות לסביבה המשתנה, ולשרוד את מזג האוויר הקשה באזורים ההרריים.
פקעות גם מאפשרות לצמחי תפוחי אדמה להתרבות ללא צורך בזרעים או האבקה. צמחים חדשים גדלים על ידי נביטה מניצנים על הפקעת. תכונה זו אפשרה להן להתרחב במהירות ולמלא נישות אקולוגיות מגוונות, תחילה ברחבי דרום ומרכז אמריקה, ובהמשך ברחבי העולם. "התפתחות הפקעת העניקה לתפוחי אדמה יתרון עצום בסביבות קשות, הובילה לשגשוג של מינים חדשים ותרמה למגוון העשיר של תפוחי אדמה שאנו רואים ומסתמכים עליו כיום", אמר פרופ' הואנג.
