Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Специалисты по физиологии растений выявили факторы, влияющие на клубнеобразование у картофеля. Листья этого растения определяют наличие солнечных лучей и длину светового дня и посылают химические сигналы, которые определяют развитие корней и клубней. Некоторые из таких химических сигналов удалось установить. В молекулярной биологии (и в астрономии) существует феномен: первым обнаруженным соединениям (или небесным телам) дают совершенно гениальные названия. А затем фантазия ученых иссякает, и открытые позже молекулы (и звезды) вместо имени получают сочетание букв – обычно это сокращение, отсылающее к длинным названиям составных элементов, – и цифр. Так, в процессе клубнеобразования задействован ряд участников от фитохрома В, гиббереллинов и жасмоната до miR172, POTH1 и StSP6A. К вероятному облегчению читателя, я не собираюсь всю оставшуюся главу посвятить описанию этого процесса и современному пониманию его молекулярных основ. (Возможно, конечно, некоторых это огорчит – приношу свои извинения, но данная книга все же о другом.) Достаточно будет сказать, что физиология клубнеобразования удивительно сложна. Таким образом, перед человеком встает знакомая дилемма: как изменить часть или несколько частей огромного механизма, не нарушая всего процесса? И какова вероятность появления именно такой случайной мутации, которая бы дала картофелю возможность произрастать и в умеренных широтах?

Даже несмотря на все накопленные человечеством знания об эволюции, все это еще кажется неразрешимой головоломкой. Тем не менее у загадки есть ответ, он должен быть, ведь мы знаем, что картофелю это удалось. Также нам известно, что небольшие изменения в определенных генах могут кардинально изменять роли ключевых участников биохимических процессов. Гены, имеющие такую важную, основополагающую функцию, часто называют мастер-регуляторными генами. Кодируемые ими белки – регуляторные факторы, действуют как молекулярные переключатели: они включают и выключают те или иные гены, или более тонко контролируют уровень их экспрессии. Поэтому существует вероятность того, что небольшое изменение в одном из генов, кодирующем один из таких важных молекулярных переключателей, приведет к значительным и множественным эффектам. Несмотря на то что на генетическом уровне процесс эволюции идет за счет небольших изменений, некоторые из них могут оказывать очень глубокое влияние на фенотип – строение и функции организма, и эволюция совершает неожиданный скачок.

Среди регуляторных факторов – молекулярных переключателей, контролирующих процесс образования клубней у картофеля, – есть как раз подходящий кандидат, а значит, и здесь крошечное изменение могло привести к выраженным изменениям в физиологии. Важной частью разгадки является и та изменчивость, что уже наблюдается в популяциях. Ведь вид – это не один организм или один геном. Он представляет собой сумму всех элементов, которые сами по себе разнообразны. По мере распространения культурного картофеля в южных широтах Южной Америки, где день летом длиннее, формирование клубней у некоторых растений происходило лучше, чем у других. Именно у этих растений появлялось преимущество при переезде в более умеренный климат. Естественный отбор отсеивал остальных.

Учитывая такую приспособленность к определенной широте, логично предположить, что у картофеля из Чили было больше шансов выжить в Европе, чем у экваториальных сортов с севера Анд. В 1929 году русские ботаники высказали именно такое мнение о родине выращиваемого в Старом Свете картофеля. Однако британские исследователи были уверены, что картофель попал в Европу из Анд. Исторические источники указывают на то, что это растение было завезено из Нового Света, когда испанцы еще только начинали колонизацию Чили, но прошло уже почти полвека с начала завоевания стран в северной части Анд: Колумбии, Эквадора, Боливии и Перу.

Многие ботаники были уверены, что лишь одна из этих гипотез соответствует реальности. Последние 60–70 лет преобладала теория о происхождении европейского картофеля из Северных Анд. В частности, ее подкреплял тот факт, что и у древних разновидностей картофеля с Канарских островов и из Индии были обнаружены андийские корни.

Затем в дело вмешались генетики и – как часто происходит – перевернули все с ног на голову. У картофеля с Канарских островов обнаружились и чилийские, и андийские предки. При этом у индийского картофеля четко прослеживалось чилийское происхождение.