Aardappelen ontstonden 9 miljoen jaar geleden uit de tomaat
Een natuurlijke kruising tussen tomaten en aardappelachtigen leidde 9 miljoen jaar geleden tot de knol, en daarmee ook de moderne aardappel. “We hebben eindelijk het mysterie opgelost waar aardappelen vandaan komen”, beweert een internationaal onderzoeksteam in het wetenschappelijk tijdschrift Cell.
Uit een natuurlijke kruising in het wild tussen tomatenplanten en aardappelachtigen uit Zuid-Amerika is ongeveer 9 miljoen jaar geleden de moderne aardappel ontstaan. Een internationaal onderzoeksteam suggereert in een studie gepubliceerd in Cell dat deze oeroude evolutionaire gebeurtenis heeft geleid tot de vorming van de knol. In deze vergrote ondergrondse structuur slaan planten zoals aardappelen, yamswortel en taro voedingsstoffen op.
“Onze bevindingen laten zien hoe een kruising tussen soorten de evolutie van nieuwe eigenschappen kan aanwakkeren, waardoor nog meer soorten kunnen ontstaan”, zegt auteur Sanwen Huang van de Chinese Academie voor Landbouwwetenschappen. “We hebben eindelijk het mysterie opgelost waar aardappelen vandaan komen.”
Raadselachtige aardappelen
De oorsprong van de aardappel, een van de belangrijkste gewassen ter wereld, was lange tijd een raadsel voor wetenschappers. Moderne aardappelplanten lijken qua uiterlijk bijna identiek aan 3 aardappelachtige soorten uit Chili die Etuberosum genoemd worden, maar deze planten dragen geen knollen. Genetisch zijn aardappelplanten dan weer nauwer verwant aan tomaten.
Om deze tegenstrijdigheid op te lossen, analyseerde het onderzoeksteam 450 genomen van gekweekte aardappelen en 56 van wilde aardappelsoorten. “Wilde aardappelen zijn erg moeilijk te bemonsteren, dus deze dataset vertegenwoordigt de meest uitgebreide verzameling van genomische gegevens van wilde aardappelen ooit geanalyseerd”, zegt eerse auteur Zhiyang Zhang van het Agricultural Genomics Institute in Shenzhen en de Chinese Academie voor Landbouwwetenschappen.
Gemeenschappelijke voorouder
Ze ontdekten dat elke aardappelsoort een stabiele, evenwichtige mix van genetisch materiaal bevatte van zowel Etuberosum- als tomatenplanten, wat suggereert dat aardappelen zijn ontstaan uit een oude kruising tussen de twee.
Etuberosum en tomaten zijn verschillende soorten, maar deelden ongeveer 14 miljoen jaar geleden een gemeenschappelijke voorouder. Ze konden zich toch met elkaar kruisen waardoor zo’n 9 miljoen jaar geleden de vroegste aardappelplanten met knollen ontstonden, ook al waren ze al zo’n 5 miljoen jaar uit elkaar gegroeid.
Evolutionair voordeel
Het team traceerde ook de oorsprong van de belangrijkste knolvormende genen van de aardappel, die een combinatie zijn van genetisch materiaal van elke ouder. Ze ontdekten dat het gen dat fungeert als een hoofdschakelaar die de plant vertelt wanneer hij knollen moet gaan maken, afkomstig is van de tomatenkant van de familie. Een ander belangrijk gen, dat helpt bij het regelen van de groei van de ondergrondse stengels die knollen vormen, kwam van de Etuberosum kant. Zonder beide genen zouden de hybride nakomelingen geen knollen kunnen produceren.
De evolutionaire innovatie viel samen met de snelle stijging van het Andesgebergte, een periode waarin nieuwe eocologische omgevingen ontstonden. Met een knol om voedingsstoffen onder de grond op te slaan, waren vroege aardappelen in staat om zich snel aan te passen aan de veranderende omgeving en om barre weersomstandigheden in de bergen te overleven.
Knollen zorgen er ook voor dat aardappelplanten zich kunnen voortplanten zonder zaden of bestuiving. Ze laten nieuwe planten groeien door eenvoudigweg te ontspruiten uit knoppen op de knol. Dankzij deze eigenschap konden ze zich snel uitbreiden en diverse ecologische niches vullen, van milde graslanden tot hoge en koude alpenweides in Midden- en Zuid-Amerika.
“Het evolueren van de knol gaf aardappelen een enorm voordeel in barre omgevingen, wat een explosie van nieuwe soorten op gang bracht en bijdroeg aan de rijke diversiteit van aardappelen die we vandaag de dag kennen en waar we op vertrouwen”, besluit Huang.
