Подтверждено: подсолнечник одомашнен в США, а не в Мексике

Новые генетические данные, представленные командой под руководством выпускника докторантуры по биологии Университета Индианы Бенджамина Блэкмана, подтверждают восточную часть США как единственное географическое место одомашнивания современных подсолнечников. Соавторами исследования, опубликованного на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, являются научный руководитель Блэкмана, заслуженный профессор биологии Лорен Х. Ризберг, четверо других сотрудников его лаборатории, а также коллабораторы из Universidad Nacional Autonoma de Mexico и Университета Цинциннати.

Проведя всесторонний анализ географического разнообразия трёх недавно идентифицированных генов раннего одомашнивания Helianthus annuus, исследователи также не обнаружили данных ДНК, подтверждающих гипотезу, основанную на археологических находках, о втором, независимом событии одомашнивания в Мексике.

"Наши результаты подтверждают, что восточная часть США была независимым центром одомашнивания растений и что все известные ныне живущие культурные подсолнечники имеют общее происхождение именно там", — заявил Блэкман.

Споры об одомашнивании H. annuus начались, когда семена подсолнечника были найдены на доколумбовых археологических памятниках. Было высказано предположение, что, помимо одомашнивания в восточной части Северной Америки, независимое одомашнивание подсолнечника произошло в Мексике. Альтернативная гипотеза заключалась в том, что подсолнечник мог быть распространён из восточной части Северной Америки в Мексику по торговым путям, установленным до испанской колонизации.

Новая работа подтверждает, что одомашнивание произошло в восточной части Северной Америки, вероятно, в долине реки Миссисипи на территории современного Арканзаса.

Методы и результаты исследования:

• Команда проанализировала последовательности трёх генов-кандидатов на роль генов одомашнивания — c4973, HaFT1 и HaGA2ox — а также разнообразие 12 нейтральных маркеров.
• Были выявлены паттерны разнообразия у мексиканских культурных и диких подсолнечников, соответствующие всем другим одомашненным сортам, происходящим из восточной части Северной Америки.
• Исследование охватило 60 популяций подсолнечника из США и Канады и 31 популяцию из Мексики.

"Несмотря на то, что мы провели масштабный сбор новых образцов диких и культурных подсолнечников, произрастающих в Мексике, что впервые дало нам репрезентативную выборку для проверки гипотезы о втором происхождении, наши результаты, основанные на различных типах генетических данных, убедительно свидетельствуют в пользу единственного происхождения", — отметил Блэкман.

Анализ наследственных молекулярных различий в трёх генах подсолнечника, которые подверглись селективному sweep (потере или снижению вариативности в последовательностях ДНК из-за искусственного или естественного отбора), подтвердил, что культурные подсолнечники, выращиваемые сегодня в Мексике, происходят от той же одомашненной генетической линии, что и подсолнечники восточной части Северной Америки. Все эти сорта, независимо от происхождения, несли последовательности, характерные для культивации в этих локусах, а генетическое происхождение, выведенное на основе нейтральных маркеров по всему геному, независимо и однозначно подтвердило тот же результат.

Оставшиеся вопросы:

• Команда могла не обнаружить современный мексиканский культурный сорт, происходящий от независимой мексиканской линии.
• Возможно, существовала древняя мексиканская линия, которая к настоящему времени вымерла, и от неё не сохранилось современного генетического материала. Некоторые учёные предполагают, что вымиранию могло способствовать уничтожение подсолнечника как важного религиозного символа у поклонявшихся солнцу ацтеков колониальными испанскими христианами, или же недавний масштабный приток семян, ставший возможным благодаря Североамериканскому соглашению о свободной торговле (NAFTA).

"Хотя текущие археологические находки указывают на то, что древние мезоамериканцы выращивали подсолнечник до прибытия испанских колонистов в Новый Свет, необходимы новые открытия, чтобы понять, где и как быстро распространялось развитие культуры подсолнечника в Мезоамерике и восточной части Северной Америки", — добавил Блэкман.

Дальнейшие открытия, по его словам, появятся не только благодаря новым археологическим находкам, но и благодаря технологиям секвенирования ДНК, способным получать данные о тысячах генов из этих древних образцов. Такие достижения углубят понимание того, как были связаны между собой ранние культурные формы подсолнечника и когда вновь выявленные аллели одомашнивания распространились по восточной части Северной Америки и Мексике.