от Тони Фитцпатрика
По мере того, как 20-й век подходит к концу, все еще мало что известно о происхождении основного продукта питания, которым питаются около 600 миллионов человек из стран третьего мира.
Это маниока (Manihot esculenta), кустистое растение, дающее клубни - крахмалистый подземный стебель растения, - которым на протяжении тысячелетий питались коренные жители Америки и большая часть Африки с 17 века.
Но теперь биологи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе написали окончательную историю происхождения этого растения в статье, опубликованной 11 мая 1999 года в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Барбара А. Шаал, доктор философии, профессор биологии Вашингтонского университета в области искусств и наук, и ее аспирант Кеннет М. Олсен определили происхождение маниоки на южной границе бассейна реки Амазонки в Бразилии. Клуб исследователей, Национальный научный фонд, Фонд Рокфеллера и Фонд Гуггенхайма поддержали исследование.
Используя сложные методы секвенирования ДНК, которые проследили вариации в одном гене, обнаруженном в культивируемой и дикой маниоке, Шаал и Олсен идентифицировали подвид маниоки, все еще присутствующий в уменьшающихся дебрях бассейна Амазонки, как предка растения.
Находка дает важную информацию об эволюционном происхождении маниоки. Их работа также раскрывает богатство генетического разнообразия диких и одомашненных штаммов маниоки, информацию, которую селекционеры могут использовать для создания более выносливых растений, более устойчивых к болезням. С недавно обнаруженной генетической информацией теперь есть больше возможностей превратить маниоку из «сиротской» культуры в более коммерчески жизнеспособную, которую можно было бы использовать в качестве источника клетчатки.
Маниок занимает шестое место среди сельскохозяйственных культур в мировом производстве. Жители развитых стран пробовали маниоку с тапиокой и, возможно, немного муки в специализированных продовольственных магазинах или фирменные блюда в районе Майами. Но подавляющее большинство потребителей - это бедняки мира, которые выращивают свои собственные на участках бедной почвы.
Выводы Вашингтонского университета также разрешают споры между учеными-растителями, группа которых считает, что растение родом из Мексики. Они также показывают, что исходная маниока не является производным от нескольких разных видов-предшественников и не является гибридом между близкородственным видом Manihot pruinosa. Обе возможности были выдвинуты некоторыми эволюционными и популяционными биологами растений.
Шаал и Олсен изучили вариации ядерного гена G3pdh у маниоки (Manihot esculenta) и у дикого подвида, flabellifolia, чтобы разработать «филогеографическое» генеалогическое древо. Это своего рода разветвленная карта, которая дает как эволюционную, так и географическую информацию. Этот метод был успешно использован лишь несколькими учеными-растителями во всем мире. Они сосредоточились на гене G3pdh, потому что он является общим для одомашненных и диких штаммов и несет идентифицируемые генетические вариации.
Предыдущие результаты явно исключали мексиканское происхождение. При точной настройке своей выборки диких популяций они обнаружили, что маниока происходит от диких популяций флабеллифолии вдоль южной границы бассейна Амазонки..
«Когда мы сравнили группы из Мексики с группами из Бразилии, мы обнаружили, что мексиканские группы были четко разделены на другой ветви филогенетического древа», - говорит Шаал. «Затем мы взяли образцы бразильских видов и еще больше разграничили различные группы растений. Аргументом в пользу такой работы является определение места, где произошло одомашнивание, и сохранение этих диких популяций для выведения улучшенных сортов маниоки, которые могут лучше кормить развивающийся мир. Сегодня этот регион Бразилии, где растет дикая маниока, превращается в массивные фермы по выращиванию сои, так что, возможно, мы вовремя обнаружили эти популяции."
Олсен собирал дикие экземпляры flabellifolia Manihot pruinosa, другого близкого родственника M. esculenta, во время двух разных поездок в Бразилию в 1996 и 1997 годах. Он сотрудничал с учеными из бразильского агентства CENARGEN, примерно эквивалентного Министерству США. сельского хозяйства. Он секвенировал ДНК в течение почти двух лет, а затем вместе с Шаалом разработал филогенетическое древо, которое в конечном итоге связало подвид flabellifolia с одомашненной культурой.
«Общая картина происхождения маниоки представляет собой фундаментальный отход от традиционного взгляда, который представлял эту культуру как производную от одного или нескольких комплексов скрещивающихся диких видов из одного или нескольких регионов Неотропиков», - говорит Олсен. «Это новое понимание будет полезно для нацеливания на дикую зародышевую плазму для улучшения урожая и для понимания генетических последствий одомашнивания видов».
Основной источник углеводов Маниока была завезена в Африку португальцами более 300 лет назад и сегодня является основным источником углеводов в Африке к югу от Сахары. Растение растет в виде куста или небольшого деревца, и его собирают из-за клубней, которые натирают на терке и растирают в пасту или муку. В настоящее время африканскому урожаю угрожает вирус африканской мозаики маниоки, который может снизить урожайность на 75 процентов. За последнее десятилетие вирус стал причиной голода в нескольких локальных регионах центральной Африки. Болезнь распространена потому, что интродуцированные сорта африканской маниоки не имеют естественной защиты от вируса.
Лучше всего думать о маниоке как о пудинге из тапиоки, потому что трудно испытывать тягу к еде, когда известно, как ее готовят большинство потребителей. Вся маниока содержит различное количество цианида, токсина, который защищает растение от насекомых. Коренные жители научились избегать отравления, сплевывая в кучу измельченные клубни; слюна привносит бактерии и грибки, которые активируют фермент, расщепляющий цианид. Сельские жители делают то же самое, бросая свежевыкопанные клубни маниоки в общественный пруд; микроорганизмы в воде разлагают цианид.
Предполагается, что голодание косвенно привело к этим кулинарным ритуалам; голодающие, возможно, обнаружили, что после того, как они однажды выплюнули горькие клубни маниоки, а затем попробовали их снова, горький вкус уменьшился.
Шал говорит, что разнообразие растений просто замечательно. «Должны быть тысячи разных сортов. В Бразилии в каждой маленькой деревне есть свои сорта. Есть горькие, сладкие, даже те, которые используются в качестве детского питания».
Шаал говорит, что результаты работы пригодятся немедленно.
«Это обеспечивает основу для лучшего понимания всех видов манихот и того, как они соотносятся друг с другом», - говорит она. «Растет интерес к более широкой коммерциализации маниоки, и теперь, когда известно, где находятся основные дикие родственники, селекционеры могут искать ДНК больше не в одомашненной культуре, которая может увеличить урожайность, содержание белка и обеспечить другие полезные черты.."