Одомашнивание бананов сложнее, чем считалось ранее

Одомашнивание бананов сложнее, чем считалось ранее

Людям нравится знать, откуда берется их еда, но даже эксперты опускают руки, когда речь заходит о происхождении современного банана.

Обширный генетический анализ более 100 сортов диких и культивируемых бананов раскрывает запутанную историю одомашнивания плода и показывает существование трех ранее неизвестных — и, возможно, все еще живых — предков.

Эксперты по бананам хотят разыскать этих загадочных предков, чтобы узнать, могут ли их гены помочь сохранить здоровье современных банановых культур.

«Одомашнивание бананов гораздо сложнее, чем я думал раньше», — говорит Лорен Ризеберг, биолог-эволюционист из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, не участвовавшая в исследовании.

Около 7000 лет назад бананы не были мясистыми фруктами без косточек, которые мы знаем сегодня. Мякоть была покрыта черными семенами и почти несъедобна. Вместо этого люди ели цветы бананового дерева или его подземные клубни. Они также отрезали волокна от хоботообразного стебля, чтобы сделать веревку и одежду. Банановые деревья в то время были «очень далеки от бананов, которые мы видим сегодня на полях людей», — говорит Джули Сардос, ученый-генетик из Alliance of Bioversity International, которая занимается накоплением сортов бананов.

Ученые знают, что преобладающим диким предком банана является вид под названием Musa acuminata, который встречается от Индии до Австралии. Большинство исследователей сходятся во мнении, что именно в Папуа-Новой Гвинее впервые появились одомашненные бананы в том виде, в каком мы их знаем. Сегодня существует много разновидностей бананов — более 1000, по последним подсчетам.

В ходе одомашнивания современные бананы, доступные в супермаркетах, потеряли свои семена и стали более мясистыми и сладкими. Но было трудно точно определить, как и когда произошло это одомашнивание.

Ситуация усложняется тем, что некоторые бананы имеют обычные два набора хромосом, в то время как другие имеют три набора или более, что позволяет предположить, что по крайней мере некоторые современные бананы являются гибридами, возникшими в результате скрещивания двух или более сортов или даже разных видов.

Есть веская причина попытаться задействовать глубокий исторический генофонд современных бананов: банановая промышленность стоимостью 8 миллиардов долларов, которая производит 100 миллиардов бананов в год, находится под угрозой таких болезней, как панамская болезнь и бактериальное увядание бананов.

Селекционеры бананов изо всех сил пытаются найти способы борьбы с такими патогенами, особенно с теми, которые поражают банан Кавендиш, на долю которого приходится более половины всех бананов, экспортируемых в США и Европу.

Некоторые собирают диких родственников и малоизвестные сорта, более устойчивые к болезням. Но введение генов от далеких предков также может помочь современным бананам стать стальными. Генетический анализ может помочь собрать воедино историю одомашнивания и определить живых представителей этих плодов предков.

Набила Яхиауи, специалист по геномике бананов из Французского сельскохозяйственного исследовательского центра международного развития в Монпелье, и ее коллеги ранее сравнили ДНК из 24 собранных образцов диких и домашних бананов.

В некоторых из них они обнаружили что-то загадочное: ДНК, которая не соответствовала ни одному из других образцов. Основываясь на этом открытии, в 2020 году они предположили, что, помимо M. acuminata и других известных диких родственников, два неизвестных вида внесли ДНК в современный банан.

В новом исследовании Сардос и ее коллеги расширили эту работу, сосредоточившись на сортах бананов с двумя наборами хромосом, поскольку они, вероятно, более тесно связаны с первыми одомашненными бананами. (У Кавендиша есть три набора.) Они взяли образцы ДНК 68 образцов диких родственников и 154 видов культивируемых бананов, в том числе 25 сортов, собранных командой Сардоса в Папуа-Новой Гвинее. Это впечатляющее количество сортов, некоторые из которых может быть трудно достать, говорит Тим ​​Денхэм, археолог из Австралийского национального университета, который не участвовал в работе.

Сравнение предоставило больше доказательств того, что бананы изначально выращивались на Новой Гвинее, и предположило, что подвид M. acuminata под названием «banksia» был первым, кто был одомашнен.

Тот же самый подвид впоследствии внес свой вклад в более широкое распространение культивируемых сортов, сообщают Сардос и его коллеги в этом месяце в Frontiers in Plant Science. «Этот [conclusion] имеет большое значение», — говорит Денхэм. «Это подтверждает предыдущие археологические, ботанические, лингвистические и генетические исследования».

Образцы также указали на существование третьего неизвестного источника генетического материала бананов. Ученым еще предстоит идентифицировать три вида; их данные предполагают, что один прибыл из Новой Гвинеи, один из Сиамского залива, а третий откуда-то между северным Борнео и Филиппинами.

Денхэм был удивлен, обнаружив, что современные сорта бананов Новой Гвинеи генетически более разнообразны, чем их дикие предки. «Это противоречит большинству генетических аргументов, которые предполагают, что первоначальное одомашнивание приводит к возникновению узкого места», — говорит он. Он подозревает, что, даже когда производители бананов работали над улучшением бананов, происходило безудержное скрещивание с дикими родственниками, что привело к множеству сортов с разным генетическим происхождением.

«Эта работа еще раз подтверждает важность гибридизации в эволюции [certain] сельскохозяйственных культур», — говорит Ризеберг, чья работа с подсолнухами показала, что межпородное скрещивание может иметь важное значение для эволюции.

Поле по-прежнему полно возможностей: Сардос и другие поклонники бананов надеются посетить небольшие фермы и другие места на родине предков бананов, чтобы посмотреть, смогут ли они найти более современных потомков. Они также могут дать устойчивый к болезням материал, который можно скрещивать с коммерческими бананами. «Существует большое разнообразие бананов без проб», — говорит Рисеберг.