H γονιδιακή εξέλιξη του μαρουλιού σε 6.000 χρόνια: από ζιζάνιο σε αγαπημένο λαχανικό
Προσπαθήστε να φανταστείτε μια συλλογή από 2500 διαφορετικούς τύπους μαρουλιού: περίπου 1500 ποικιλίες που καλλιεργήθηκαν όλα αυτά τα χρόνια από αγρότες κάπου στον κόσμο και περίπου 1000 πληθυσμοί άγριων μαρουλιών που ξεφυτρώνουν στις άκρες του δρόμου ή και τα φυσικά καταφύγια.
Στη συνέχεια, προσπαθήστε να φανταστείτε να συλλέγεται το DNA από όλους αυτούς τους τύπους μαρουλιού και να χρησιμοποιείται για να προσδιορίσουν οι επιστήμονες πώς έγινε το μαρούλι που καταλήγει στο πιάτο μας.
Τα πρώτα άγρια φυτά τροποποιήθηκαν για καλλιέργεια πριν από 6000 χρόνια στον Καύκασο. Αυτά τα πρώτα μαρούλια ήταν κατάλληλα μόνο για τη συγκομιδή σπόρων για την εξαγωγή λαδιού, και οι αρχαίοι Έλληνες και Ρωμαίοι εκτρέφουν περαιτέρω αυτά τα φυτά (εκείνη την εποχή, είχαν ακόμα αγκάθια στα φύλλα) για να χρησιμοποιηθούν ως φυλλώδη λαχανικά. Και η ιστορία που διηγείται το DNA συνεχίζεται, μέχρι τους Αμερικανούς που χρειάζονταν ιδιότητες από άγριες ποικιλίες για να αλλάξουν το μαλακό μαρούλι (smooth butter lettuce) σε σκληρό (iceberg lettuce). Έχουμε μάθει όλες αυτές τις πληροφορίες από το DNA σε αυτούς τους τύπους μαρουλιού!
Αργή μετανάστευση μέσω της Ευρώπης
Το Κέντρο Γενετικών Πόρων “the Netenrlands (CGN)”, που είναι η ολλανδική τράπεζα γονιδίων και μέρος του Wageningen University & Research (WUR), διαχειρίζεται αυτή τη συλλογή των 2500 τύπων μαρουλιού. Αυτή είναι και η μεγαλύτερη, η πιο ολοκληρωμένη και καλύτερα τεκμηριωμένη συλλογή μαρουλιού στον κόσμο.
Σε συνεργασία με το Κινέζικο BGI, η αλληλουχία DNA καθορίζεται για όλους τους 2500 τύπους, συμπεριλαμβανομένης μιας ανάλυσης γενετικών παραλλαγών και των διαφορών και ομοιότητας μεταξύ αυτών των παραλλαγών. Τα αποτελέσματα από τους πρώτους 445 τύπους μαρουλιού οδήγησαν σε μια δημοσίευση στο Nature Genetics σχετικά με την προέλευση και το ιστορικό αναπαραγωγής της καλλιέργειας.
Μια πληθώρα πληροφοριών αποκαλύφθηκε! Όπως αποδεικνύεται, οι σύγχρονες ποικιλίες καλλιεργημένου μαρουλιού μοιάζουν κυρίως με τον άγριο προκάτοχό τους Lactuca serriola από τον Καύκασο ενώ τα πρώτα καλλιεργημένα μαρούλια πρέπει να έχουν αναπτυχθεί για σπόρους και να χρησιμοποιηθούν για λάδι. Η αργή μετανάστευση του μαρουλιού σε ολόκληρη την Ευρώπη μέσω της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, καθώς και η μετάβαση από τη συγκομιδή σπόρων σε καλλιέργεια φύλλων, μπορεί επίσης να ανακατασκευαστεί.
Η ανάλυση της σχέσης μεταξύ των πληροφοριών από το DNA και των χαρακτηριστικών των καλλιεργημένων μαρουλιών δείχνει είχε γίνει αυστηρή επιλογή προκειμένου να προκύψουν εκείνα τα χαρακτηριστικά που ήταν επιθυμητά για την παραγωγή και κατανάλωση, τα «χαρακτηριστικά εξημέρωσης» όπως μπορούμε να τα πούμε, όπως π.χ η απουσία αγκαθιών. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τη μειωμένη ποικιλομορφία στις περιοχές εκείνες του DNA όπου τα γονίδια για αυτά τα χαρακτηριστικά εντοπίζονται.
Σύμφωνα με τους Rob van Treuren και Theo van Hintum, τους δύο συν-συγγραφείς του Wageningen, η έρευνα αποδεικνύει με τον καλύτερο τρόπο πόσες πληροφορίες μπορούν να συλλεχθούν από το DNA σε μια τράπεζα γενετικού υλικού. Δείχνει επίσης πόσο σημαντική είναι η διατήρηση και η προστασία της βιοποικιλότητας και των γενετικών πηγών για μια βιώσιμη προμήθεια τροφίμων σε περιόδους κλιματικής αλλαγής και ενός αυξανόμενου παγκόσμιου πληθυσμού.
«Ο προσδιορισμός της αλληλουχίας DNA στις υπάρχουσες «τράπεζες», επιτρέπει στην επιστήμη να εντοπίσει τα χαρακτηριστικά που έχουν κρυφτεί μέχρι τώρα, σε χιλιάδες ποικιλίες και άγριους πληθυσμούς μαρουλιού και άλλων καλλιεργειών. Με αυτόν τον τρόπο, αποκτήσαμε το κλειδί για ένα τεράστιο σεντούκι θησαυρού. Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι η έρευνα δείχνει ότι ορισμένα γονίδια είναι σημαντικά για την αντίσταση ενάντια στην ξηρασία ή μια συγκεκριμένη ασθένεια. Τότε θα μπορούσατε να αναζητήσετε στα δεδομένα DNA γενετικούς πόρους που έχουν γονίδια που μοιάζουν πολύ και, χρησιμοποιώντας αυτούς τους πόρους, θα μπορούσατε να αναπαράγετε φυτά πολύ πιο γρήγορα και πιο αποτελεσματικά από ό, τι ήταν προηγουμένως δυνατό. Αυτό δεν είναι τίποτα λιγότερο από επαναστατικό. ”
Tong Wei, Treuren, R van, …, Huan Liu (2021) Whole-genome resequencing of 445 Lactuca accessions reveals the domestication history of cultivated lettuce. Nature Genetics, doi:10.1038/s41588-021-00831-0.
