A dinoszauruszok kihalását okozó meteornak köszönhetjük a paradicsom piros színét is

2021.12.06.

A paradicsom génjeinek kutatása során jutottak erre a vad, de egészen jól alátámasztott feltevésre kutatók.

Nem csupán a tudományos kíváncsiság kielégítésére szolgál, hogy kutatók feltérképezték a paradicsom genomját, hanem a később termesztett növények tulajdonságainak befolyásolásában, sőt, egyes rokon növények megértésében is segíthet a genetikai térkép felállítása. A folyamat közben ráadásul érdekes, a paradicsom történetére vonatkozó összefüggések is napvilágra bukkantak.

Ez a munka 2012-ben érte el egy fontos állomását, amikor a Paradicsom Genom Konzorcium nevű kutatócsoport közzétette eredményeit az egyik legismertebb tudományos lapban, a Nature-ben. Ekkor egy termesztett paradicsomot (a ketchupjáról is híres Heinz egyik változatát) és legközelebbi vad rokonának génjeit sikerült teljes mértékben leírnia a kutatóknak, ami harmincötezer génjük sorrendjét, típusát, egymáshoz viszonyított pozíciójukat, és részletes elhelyezkedésük leírását jelentette. Az eredmények publikációja hosszú évekig tartó, 2004-ben kezdődő munka végét koronázta, ami 2008-ban gyorsulhatott fel új, a génszekvenciálást könnyebbé tévő eljárások felfedezését követően.

Gyanús időpontban keletkezett be nagymértékű változás

A paradicsom genetikai elemzésének viszont nemcsak a jelen, hanem a múlt elemzése is részét képezte, eközben pedig azt találták a tudósok, hogy hatvan-hetvenmillió évvel ezelőtt a paradicsom genómja korábbi hosszához képest megháromszorozódott. „Egy ilyen nagymértékű növekedés a genómban rendkívül stresszes körülményekre utal – nyilatkozta a projektben résztvevő egyik kutató, René Klein Lankhorst.

„Úgy hisszük, hogy a meteoritbecsapódás és az azt követő napfogyatkozás olyan körülményeket hozott létre, amik nehézzé tették a túlélést a növények számára. A paradicsom egy távoli őse erre úgy reagált, hogy jelentősen kiterjesztette a genómját, hogy növelje a túlélésének esélyét” – magyarázta a növénykutató, utalva a mai Yucatán-félsziget környékére becsapódott, nagyjából 14 km átmérőjű aszteroidára.

Mikor a növények számára ismét kedvezőbbé váltak a körülmények a Földön, a paradicsom elődje a túlélés érdekében a kiterjesztett genetikai állomány egy részét elhagyta, de bizonyos tulajdonságok, amiket ma is ismerünk, megmaradtak. Így a gyümölcstermés alapjai, beleértve a bogyók piros színét, megmaradtak, viszont a méreganyagok termeléséért felelős gének eltűntek Lankhorst szerint. Ez az átalakulás tette különbözővé a paradicsomot például a burgonyától, ami semmilyen termést nem nevel.

Az ilyen, a múltra vonatkozó megállapításokat a kutatók összehasonlító elemzésre alapozzák, aminek során a paradicsom génjeit rokonaival hasonlítják össze, és mivel eddigre a modern zöldség mind a harmincötezer génjét feltérképezték, kis különbségeket is könnyen észrevettek. Így például egy holland paradicsomfajta esetében azt is meg tudták állapítani, hogy mindössze 0,6 százalékban különbözik XV. századi vad ősétől.

A munka nem ért véget

A 2012-es kutatási eredmények ismertetésekor a tudósok azt állították, hogy munkájuk nyomán akár a sós közeget tűrő, vagy még ízesebb paradicsomokat is kikísérletezhetnek a növény nemesítésével foglalkozó vállalkozások. Ebben a munkában pedig nagy segítséget nyújthat például annak a társulásnak a munkája, akik több mint száz paradicsomfajtát vizsgáltak meg genetikai szempontból, beleértve például egy Galápagoson megtalálható vad alfajt, ami közben korábban rejtett mutációkat is sikerült felfedezniük.

A 2020-ban publikált eredmények a korábbinál radikálisabb változásokat kerestek a növényekben: míg a régebbi technológia segítségével például azt vizsgálták, hogyan változik meg a növény, ha egy gént egy másik betűváltozatra cseréltek, addig ezt a kutatást vezető Zachary Lippmann és csapata a DNS hosszabb szakaszait másolta le, törölte ki, vagy illesztette be egészen más helyre. Ezek a variációk sokkal közelebb állnak ahhoz, ahogy a természetben is mutálódik egy-egy növény, így a gyakorlatban könnyebben alkalmazható eredményeket értek el a tudósok.

A több mint százféle növényben elképesztő mennyiségű, kétszázezernél is több mutációt találtak, ám ezek legtöbbje nem egy konkrét tulajdonságért felelt, hanem azt befolyásolta, hogyan aktiválódnak a gének egyes részei. Ezzel együtt például Lippmann és kollégái találtak például egy olyan gént, amiből több másolatot elhelyezve a paradicsom DNS-ében nagyobb terméseket figyelhettek meg. Így ez a kutatás komoly lépést jelentett annak érdekében, hogy a jövőben pontosabban meghatározhassuk, hogyan befolyásolja egy-egy mutáció a növény mezőgazdasági tulajdonságait.