ジャガイモ：潰したり、焼いたり、揚げたり…どのように切り取っても、ジャガイモは普通さの具現化そのものである。
しかし、家畜化されたジャガイモとその野生の親戚は、長い間遺伝的な謎を抱えてきた。「ジャガイモの系統全体がどこから来たのか、私たちは分からなかった」とロンドン自然史博物館の植物学者、サンディ・ナップは語る。
科学者たちは、ジャガイモが最も密接に関連しているのはトマトとエトゥベロスムという3つの種のクラスターであることを知っていた。「彼らはとてもかわいいです」とナップは言う。「紫の花が咲いていて、本当に素敵です。」
しかし、ここに矛盾があった。特定の遺伝子はジャガイモがトマトに近いことを示唆していたが、他の遺伝子はジャガイモとエトゥベロスムの方が近いという印象を与えていた。どちらが正しいのか？
この不確実性は、これらのデンプン質の野菜とその親戚の家系図を描く能力を妨げていた。「それは何かおかしなことが起こっていることを意味します」とナップは言う。「何かが正しく出ないときこそ、興味深い生物学があるのです。」
最近、ジャーナル『セル』に発表された論文の中で、ナップと彼女の同僚たちは、混乱の理由が古代の交配イベントに起因していると示唆している。つまり、トマトとエトゥベロスムの祖先間の交雑がジャガイモ系統を生み出し、これはアンデス山脈に形成された新しい高地の生息地が広がるちょうど良いタイミングで起こったのだ。
研究者たちは、結果が新たな「スーパー・ジャガイモ」の創造につながることを望んでいる。これは、病害虫から気候変動までのさまざまな課題に耐えるための好ましい特性を持つように育種されるポテトである。
ナップは自分の台所を rummaging し、最終的に立派なジャガイモを手に持つ。「これらは本当にボイルするのが良いです」と彼女は言う。
「私たちが食べるすべてのジャガイモ、赤いものや、小さなもの、またチップにするものなど、すべては私たちが家畜化した同じ種です」と彼女は続ける。この種はアメリカ大陸で起源を持ち、現在107の野生種が存在する。そして、これらのジャガイモ植物が生産する特別な構造、つまり私たちが買って、焼いて、バターを乗せる部分は地下の塊茎である。
「それらは植物がデンプンを蓄える方法です」とナップは言う。「そして、実際には成長に適していない季節を生き延びるための手段です。」
興味深いことに、ジャガイモの最も近い親戚であるトマトやエトゥベロスムは、塊茎を持っていない。
そこでナップと彼女の同僚たちは答えを探し始めた。まず、彼らはエトゥベロスム植物のいくつか、いくつかのトマト、さらに野生および家畜化された多くのジャガイモのゲノムを解析した。研究者たちは、今回の分析がこれまでに行われた中で最も徹底したジャガイモゲノムの分析であると述べている。
驚くべきことに、彼らはジャガイモがトマトとエトゥベロスムの遺伝子をバランスよく混合していることを発見した。これは、古代においてトマトとエトゥベロスムの祖先が交雑したことを示唆している。つまり、両親ができなかったことを実現する新たな植物が生まれ、その植物が塊茎を育てることができたのだ。
「これは非常に重要です」と、研究の主著者である華中農業大学のバイオインフォマティクス博士課程の学生、イーユアン・ディンは語る。これは、まさに新たな植物系統がどのように生まれ、現代のジャガイモの祖先が誕生したのかを示している。
「これは偶然の出来事です」とナップは言う。「進化の面白いところは…時には物事がうまくいき、時にはそうでないことです。そして、今回はうまくいったことを私たちは幸運に思っています…さもなければ、ジャガイモは存在しなかったでしょう。」
また別の実験では、研究者たちはジャガイモ植物からトマト由来の重要な遺伝子をノックアウトしたり、エトゥベロスム由来の別の重要な遺伝子をノックアウトしたりした。これにより、ジャガイモはその特徴的な塊茎を作るのに苦労した。
つまり、「トマトもエトゥベロスムも塊茎を持っていないが、塊茎を作る遺伝子の2つのセットはそれぞれの親からきた」ということだ。 塊茎形成は、ジャガイモが受け継いだ複数の遺伝子によって制御される複雑な特性である。
科学者たちによると、この交配イベントは約900万年前に発生した。それは、ちょうどジャガイモにとって優れたタイミングであった。アンデス山脈が形成され、寒く乾燥した高地の生息地が多数現れた時期であった。
トマトは山地で生存するのが難しかっただろう。なぜなら、トマトは高温で乾燥した条件を好むからである。エトゥベロスムもまた、寒く湿った場所で繁栄する植物である。
しかし、もし新しいジャガイモ系統が今日のジャガイモのように寒く乾燥した条件で成長できるのであれば、これらの植物は山の生活に適していたことになる。
「ジャガイモは両親のいいところを組み合わせ、アンデス山脈で爆発的に種分化した」とナップは言う。「もし植物が侵入して利用できれば、それが始まるのです。」
ジャガイモがアルプスの生息地を効果的に活用できたのは、エネルギーを蓄え、新しくできた山々の厳しい条件を耐え抜くことができる塊茎のおかげであったと思われる。「塊茎は厳しい高地の条件に対する良い武器です」と中国農業科学アカデミーの植物遺伝学博士課程の学生、ジーヤン・ジャンは述べた。
「環境が改善されると、急速に再生産できるのです。」
それから、わずか6,7000年前、現代の南アメリカのチチカカ湖近くの人々によって単一の種が家畜化された。これが今日我々が消費するすべてのジャガイモのバラエティへとつながり、偶然の塊茎を別のものに変化させた。
「人間への贈り物」とジャンは言った。
この研究の結果は実用的な応用を持つ可能性もある。現在、ジャガイモは種で植えられることはない。代わりに、農家は土壌に小さなジャガイモの塊を使用して新しいジャガイモ植物を創り出す。「しかし、それはすべてのジャガイモと遺伝的に同一であるため、非常に病気に対して脆弱です」とナップは言う。
「しかし、この研究は異なるアプローチの道を開くかもしれません。」
「私たちはトマトやエトゥベロスムを使って、ジャガイモを改良することができるかもしれません」とナップは言う。一つの改良例は、農家が害虫抵抗性、変化する気候またはその他の環境的挑戦に耐性のあるジャガイモを育種するために使用できる信頼性のある種を作り出すことである。
簡単に言えば、「トマトはジャガイモの未来になり得る」とジャンは言う。
「ジャガイモの起源は驚くべきものです」と、研究に関与していないアルゼンチンのクーヨ大学の農学者アイリス・ペラルタは述べた。「二つのものから全く異なるものが生まれました。」
ペラルタは、現代のゲノム技術がジャガイモの起源ストーリーの謎を解明するために適用されることを嬉しく思っている。また、彼女はこのようなハイブリダイゼーションイベントが他の植物系統も生成した可能性があると信じている。「これは変異を生み出す重要なメカニズムであると我々は想定できるパターンです。」
論文の著者たちも同様である。「ハイブリダイゼーションを通じて、多くの新しい組み合わせを短期間で生成することができます」とジャンは言う。「そして、環境の変化に適応できる新しい種を生成することができます。」
ナップは「ハイブリダイゼーションは進化の実際の力であり、変異の解放を可能にし、多様化と進化を促すものです」と付け加える。
もちろん、すべての交配イベントがジャガイモのように成功を収めたわけではない。実際、このようなイベントは往々にして失敗に終わる。
画像の出所：npr