Корни хлопка нашли на Юкатане
Почти весь хлопок, культивируемый в мире, происходит от диких растений с исконным ареалом на северо-западе Юкатана. К таким выводам пришли авторы исследования в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Прослеживание родословной хлопка помогает глубже понять механизмы эволюции растений. А учитывая значимость этой культуры — хлопок остается бесспорным лидером среди источников натурального текстильного волокна, — у исследования есть и ощутимое практическое значение. Знание происхождения хлопка — это генетическая карта сокровищ: оно указывает, где искать ценные признаки вроде неуязвимости к болезням или солеустойчивости, которые были утрачены в ходе селекции, когда сорта отбирали по другим качествам.
«Когда человек одомашнивает растение, он выбирает из большой популяции, а все остальное отбрасывает. Так продолжается тысячу поколений — и в итоге мы имеем очень узкую генетическую основу. Поэтому дикое генетическое разнообразие для нас крайне важно. Мы хотим знать, что еще сохранилось в природе», — объясняет профессор Джонатан Уэндел из Университета штата Айова, руководивший исследованием.
То, что родина современного хлопка — Юкатан, стало неожиданностью лишь отчасти. Более ранние работы Уэндела, признанного авторитета в генетике хлопка, уже указывали на этот полуостров как на вероятный очаг одомашнивания, начавшегося около 5000 лет назад.
Однако окончательное подтверждение стало возможным только с появлением быстрого и недорогого геномного секвенирования — особенно при наличии достаточно широкой выборки диких образцов. Уэндел коллекционирует дикий хлопок на протяжении всей карьеры, разыскивая варианты в коллекциях гербариев и на побережьях Карибского моря.
Растения, собранные за эти годы, внесли важный вклад в исследование, но ключевым звеном стали именно систематические сборы в известных диких популяциях. Эволюционный биолог Коррин Гровер из Университета штата Айова, соавтор работы, руководила секвенированием новых образцов и анализом сложных данных.
«Наши коллеги провели блестящую работу, стратегически охватив весь Юкатан, и как только мы получили данные секвенирования, стало совершенно очевидно, что именно отсюда все и пошло», — говорит она.
Исследователи сравнивали сотни геномов хлопка разными способами, чтобы подтвердить свои выводы. Они количественно оценивали различия между отдельными геномами и определяли, какие из них наиболее схожи. Этот анализ напрямую связал геномы культурного хлопка с образцами из северо-западной части Юкатана, подчеркивает Гровер.
«По сути, мы строим огромные, основанные на данных генеалогии этих растений — точно так же, как можно построить родословную для людей», — сравнивает Уэндел.
После того как культурный хлопок распространился за пределы северо-западного Юкатана, он стал доминировать в мировом ассортименте, вытеснив другие разновидности, которые одомашнивались независимо в Южной Америке, Африке и Индии. Сегодня происходящий с территории современной Мексики хлопчатник обыкновенный Gossypium hirsutum, также называемый упландным хлопком, составляет около 90% всех посевов. Исследователи полагают, что такое доминирование было достигнуто не за счет резких мутаций, а благодаря постепенному улучшению.
Разнообразие, сохранившееся в дикой природе за тысячи лет селекции, наиболее сконцентрировано именно в прародине хлопка, потому что одомашнивание создает генетическое бутылочное горлышко — сужает генофонд с каждым поколением. По подсчетам авторов, у двух случайных диких растений хлопка из северо-западного Юкатана в среднем вдвое больше генетических различий, чем у двух случайных современных сортов.
Польза этого разнообразия становится очевидной, стоит лишь пройти по теплице, где бок о бок растут дикий и культурный хлопок, говорит Гровер. У культурных растений — более короткие и компактные стебли и более пушистые коробочки, но их дикие сородичи зачастую выглядят здоровее в целом.
«Мы знаем, что у диких популяций есть генетические признаки, которые могли бы быть полезны — если бы мы могли их выявить и перенести в культурный хлопок. Теперь у нас есть все эти данные по Юкатану, и они готовы к тому, чтобы их исследовать», — заключает она.
