В новой статье, опубликованной в журнале Molecular Biology and Evolution, ученые из Королевского ботанического сада (RBG Kew) в кооперации с коллегами из Великобритании, Германии и США представили результаты расшифровки генома семян арбуза эпохи неолита, собранных на археологическом участке в пустыне Сахара в Ливии.
Работа объединила археологические наработки с передовыми исследованиями в области геномики, чтобы пролить новый свет на одомашнивание арбуза и на то, как наши предки потребляли древних родственников популярного фрукта. Удивительно, но данные свидетельствуют о том, что ливийцы эпохи неолита предпочитали арбузные семечки — местный деликатес, потребляемый до сих пор, — но избегали горькой на вкус мякоти плода.
По оценкам, ежегодно в мире производится более 200 миллионов тонн одомашненного арбуза (Citrullus lanatus), причем эта культура входит в десятку самых важных культур в Центральной Азии. Принято считать, что плоды с красной мякотью произошли из Африки, где близкий родственник (C. lanatus subsp. Cordophanus), скорее всего, был впервые одомашнен в долине Нила на территории современного Северного Судана. Но обнаружение в начале 1990-х годов предполагаемых семян арбуза в неолитическом городище Уан Мухаггиаг в Ливии продолжало озадачивать ученых.
Чтобы лучше понять путь арбуза от дикого растения до одомашненной культуры, исследователи собрали и проанализировали десятки образцов арбузов и родственников арбузов из коллекций гербария RBG Kew. Они также получили и изучили окаменелости семян из Ливии и Судана, время происхождения которых было определено радиоуглеродным методом (C-14) – более чем 6000 и 3000 лет назад соответственно.
Ученые смогли разгадать тайну, проанализировав геном семян и восстановив длинные участки по всем хромосомам — возможно, это самый старый геном растения, когда-либо зарегистрированный с такими подробностями, возраст которого был подтвержден с помощью анализа радиоуглеродного датирования. Они также секвенировали геномы десятков образцов арбузов из коллекции Гербария Кью, некоторые из которых были впервые собраны в начале 19 века.
Результаты исследования показывают, что ливийцы эпохи неолита собирали или даже выращивали горькие на вкус сорта арбузов вместо сегодняшних сладких на вкус. Это также согласуется со следами зубов, обнаруженными на некоторых из самых старых семян, собранных в Судане.
До анализа генома ученые не могли отличить ливийские образцы от других 7 известных видов рода Citrullus. Теперь молекулярные результаты показывают, что семена произошли от родственника арбуза, известного как арбуз Эгуси (Citrullus mucosospermus) из Западной Африки. Плоды Эгуси горькие и несъедобные из-за содержания химического вещества кукурбитацина в их мякоти, и вместо этого их собирают для получения семян, похожих по размеру и вкусу на тыквенные семечки, и используют в западноафриканских блюдах и супах.
По словам ученых, для них стало большим сюрпризом, что семя из Ливии было не древним арбузом, а совершенно другим одомашненным цитруллом, в то время как суданское семя периода фараонов имеет ДНК как горького Эгуси, так и сладкого арбуза. Это говорит о том, что в более поздний период в долине Нила выращивали интересную смесь одомашненных сортов Citrullus наряду, предположительно, со сладким арбузом.
Исследователи надеются построить более четкую картину одомашнивания арбузов после детального изучения генетического состава этих древних образцов. Но результаты могут иметь и более прикладное значение. Такая схема обмена генами, который происходил на протяжении тысячелетий, может помочь ученым выявить благоприятные генетические признаки, повышающие устойчивость к засухе, болезням и вредителям.
Доктор Оскар А. Перес Эскобар, руководитель исследовательской группы объединенной монографии Кью и первый автор, сказал: «Это выдающееся достижение — узнать так много о тайной прошлой жизни этих древних семян через их ДНК. Без этого генетического кода, который нам удалось получить в мельчайших подробностях, мы не смогли бы обнаружить, что большая часть ДНК этих семян восходит к типу Эгуси (C. mucospermus), а не к сладкому арбузу. Другое поразительное открытие заключается в том, что эти древние семена арбуза Эгуси, вероятно, гибридизировались и обменивались генами со сладкими арбузами тысячи лет назад, хотя нам до сих пор неизвестна направленность такого потока генов. Наше исследование является прекрасным примером того, что могут сделать коллекции растений, представляющие тысячи лет эволюционной и культурной истории, когда они используются в междисциплинарных исследованиях».
Источник: https://phys.org/news/2022-09-bitter-mystery-scientists-sequence-world.html