کدام‌یک زودتر روی زمین ظاهر شد، سیب‌زمینی یا گوجه‌فرنگی؟ پژوهش تازه‌ای در حوزه ژنتیک پاسخ می‌دهد که گوجه‌فرنگی‌های آبدار و خوش‌بو نخستین گیاهی بودند که پا به سیاره زمین گذاشتند و در نهایت به سیب‌زمینی‌های نشاسته‌ای نیز کمک کردند تا پدیدار شوند.
حدود ۹ میلیون سال پیش، در آمریکای جنوبی امروزی، یک فرایند طبیعی هم‌خویشی میان گیاهان گوجه‌فرنگی و گونه‌ای گیاه مشابه با سیب‌زمینی باعث شکل‌گیری آنچه ما امروزه سیب‌زمینی می‌نامیم، شد. این گیاه تازه و مغذی نتیجه یک رخداد تکاملی بود که موجب به‌وجود آمدن ساختار زیرزمینی غده‌ای گردید؛ ساختاری که در گیاهانی همچون سیب‌زمینی، یام و تارو به‌عنوان ذخیره‌کننده مواد غذایی عمل می‌کند. جزئیات این یافته در مقاله‌ای در نشریه Cell منتشر شده است.
سانون هوانگ، نویسنده این تحقیق و متخصص ژنومیک کشاورزی در آکادمی علوم کشاورزی چین در بیانیه‌ای گفت: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که چگونه یک رخداد دورگه‌سازی میان گونه‌ها می‌تواند جرقه‌ای برای تکامل ویژگی‌های تازه باشد و امکان ظهور گونه‌های بیشتر را فراهم آورد. ما سرانجام راز خاستگاه سیب‌زمینی‌ها را حل کردیم.»
سیب‌زمینی‌ها یکی از مهم‌ترین محصولات غذایی بشر به شمار می‌روند. این غده‌ها مواد مغذی پایه‌ای همچون کربوهیدرات، فیبر خوراکی موجود در پوست، و همچنین ویتامین‌ها و مواد معدنی نظیر پتاسیم، منیزیم و آهن را تأمین می‌کنند. سازمان ملل متحد نیز سیب‌زمینی را به‌عنوان یک محصول دوستدار اقلیم معرفی کرده، چرا که انتشار گازهای گلخانه‌ای آن در مقایسه با دیگر محصولات پایین‌تر است. علاوه بر این، این گیاه می‌تواند در مناطقی رشد کند که منابع طبیعی محدود و پرهزینه‌اند. انعطاف‌پذیری بالای آن در سازگاری با شرایط گوناگون موجب شده انتخابی مطلوب برای کشت در مناطق متنوع باشد.
با وجود اهمیت بالای این محصول، خاستگاه این غده نشاسته‌ای سال‌ها دانشمندان را به چالش کشیده بود. گیاهان سیب‌زمینی امروزی از نظر ظاهری تقریباً همانند سه گونه مشابه سیب‌زمینی از کشور شیلی موسوم به اتوبرسوم هستند. با این حال، اتوبرسوم‌ها فاقد غده‌های مشخصه‌ای هستند که به سیب‌زمینی‌ها امکان ذخیره مواد مغذی و تولید مثل آسان می‌دهد. به همین دلیل اتوبرسوم‌ها تنها شبیه سیب‌زمینی در نظر گرفته می‌شوند و نه سیب‌زمینی واقعی. بررسی‌های تبارشناسی نیز نشان داده که گیاهان سیب‌زمینی از نظر ژنتیکی به گوجه‌فرنگی‌ها نزدیک‌ترند تا به اتوبرسوم‌ها.
برای بررسی دقیق‌تر، گروه پژوهشی ۴۵۰ ژنوم از سیب‌زمینی‌های رایج در مزارع و همچنین ۵۶ گونه سیب‌زمینی وحشی را مورد مطالعه قرار داد. ژیانگ ژانگ، یکی از نویسندگان این پژوهش و زیست‌شناس مؤسسه ژنومیک کشاورزی در شنژن، وابسته به آکادمی علوم کشاورزی چین گفت: «سیب‌زمینی‌های وحشی بسیار دشوار برای نمونه‌برداری هستند، بنابراین این مجموعه داده جامع‌ترین کلکسیون ژنوم‌های سیب‌زمینی وحشی بوده که تاکنون بررسی شده است.»
هر گونه‌ی سیب‌زمینی شامل ترکیبی از مواد ژنتیکی اتوبرسوم‌ها و گیاهان گوجه‌فرنگی بود. به گفته تیم پژوهشی، این امر نشان می‌دهد که سیب‌زمینی‌های مدرن حاصل رخداد دورگه‌سازی میان این دو گونه متفاوت بوده‌اند که زمانی توانسته‌اند با یکدیگر تولیدمثل موفق داشته باشند. در حالی که اتوبرسوم‌ها و گوجه‌فرنگی‌ها گونه‌هایی متمایز محسوب می‌شوند، اما اجداد مشترکی حدود ۱۴ میلیون سال پیش داشته‌اند. این دو پس از جدایی حدود ۵ میلیون سال، همچنان توانایی درهم‌آمیزی داشتند و همین امر موجب پیدایش نخستین سیب‌زمینی‌های غده‌دار در حدود ۹ میلیون سال قبل شد.
پژوهشگران همچنین منشأ ژن‌های کلیدی در شکل‌گیری غده در سیب‌زمینی را ردیابی کردند. ژنی که تعیین می‌کند گیاه چه زمانی شروع به تولید غده کند (SP6A) از سوی شاخه گوجه‌فرنگی به ارث رسیده و نه از سوی گیاهان شبیه سیب‌زمینی. ژن مهم دیگری که کنترل رشد ساقه‌های زیرزمینی شکل‌دهنده غده‌ها (IT1) را بر عهده دارد از اتوبرسوم‌ها منتقل شده است. بدون وجود این دو قطعه ژنتیکی، امکان تولید غده توسط نسل‌های دورگه وجود نداشت.
این پدیده تکاملی هم‌زمان با روند سریع بالاآمدن رشته‌کوه آند صورت گرفت. در این شرایط، محیط‌های زیستی تازه‌ای پدیدار شدند و سیب‌زمینی‌های اولیه توانستند با تولید غده‌های زیرزمینی ذخیره‌کننده مواد مغذی، به شرایط سخت کوهستانی پاسخ دهند. غده‌ها همچنین به گیاهان سیب‌زمینی امکان تولید مثل بدون نیاز به گرده‌افشانی یا بذر را دادند. جوانه‌ها مستقیماً از غده‌ها روییده و گیاهان تازه را ایجاد می‌کردند؛ قابلیتی که موجب گسترش سریع سیب‌زمینی‌ها شد. این گیاهان در نهایت توانستند از دشت‌های کم‌ارتفاع و معتدل تا مراتع مرتفع و سرد در آمریکای مرکزی و جنوبی پراکنده شوند.
هوانگ گفت: «تکامل غده‌ها برتری بزرگی به سیب‌زمینی‌ها در محیط‌های خشن بخشید و به انفجار گونه‌های تازه و تنوع غنی سیب‌زمینی‌هایی که امروز مشاهده می‌کنیم و به آن‌ها وابسته‌ایم، انجامید»
