Verrassing in de plantenfamilie: de aardappel is de dochter van de tomaat

De Amerikaanse historicus William McNeill wijdde een provocerend essay aan een poging aan te tonen dat de aardappel de wereldgeschiedenis heeft veranderd. De plant, zo'n tienduizend jaar geleden gedomesticeerd in wat nu Peru is, was de belangrijkste energiebron voor het machtige Incarijk en later voor de Spaanse veroveraars, die dit onbekende superfood rond 1570 naar Europa brachten. "Aardappelen, die snelgroeiende bevolkingsgroepen voedden, stelden een handvol Europese landen in staat om tussen 1750 en 1950 het grootste deel van de wereld te domineren", betoogde McNeill een kwart eeuw geleden. De sociale geschiedenis van de aardappel is bekend, maar de oorsprong ervan bleef tot op heden een raadsel. Een internationaal team van wetenschappers kondigde donderdag een verrassing aan: de aardappel is de dochter van de tomaat.

"We hebben eindelijk het mysterie opgelost", zegt de Chinese geneticus Sanwen Huang , onderzoeksleider aan het Shenzhen Institute of Agricultural Genomics. Zijn team analyseerde het complexe DNA van zo'n 60 verwante soorten en ontdekte dat de aardappel ongeveer negen miljoen jaar geleden ontstond uit een natuurlijke kruising in Zuid-Amerika tussen een tomatenplant en een aardappel (etuberosum) , een plant die qua uiterlijk lijkt op de aardappel, maar zonder de karakteristieke eetbare knollen.

Huang en zijn collega's benadrukken dat het deze genetische mix was die het ontstaan van deze ondergrondse verdikkingen van de stengels mogelijk maakte. Deze verdikkingen fungeren als voedingsopslag voor de plant en vormen tegenwoordig het basisvoedsel voor meer dan 1 miljard mensen. Een aardappel van 170 gram levert135 kilocalorieën , de helft van de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid vitamine C en zelfs vier gram eiwit met alle essentiële aminozuren. Het begrijpen van de genetische complexiteit die hun grootte en samenstelling bepaalt, is een cruciaal punt in de wereldwijde geopolitiek, aldus historicus William McNeill. Daarom heeft China zich gericht op aardappelonderzoek.

De nieuw ontdekte relatie kan schokkend zijn voor iemand buiten de landbouwsector, legt geneticus Zhiyang Zhang uit. "Het kan verrassend zijn, omdat de tomaat en de aardappel die je in de supermarkt koopt behoorlijk verschillend zijn. Wat we echter daadwerkelijk eten, zijn de vruchten van de tomatenplant en de ondergrondse knollen van de aardappelplant. Het is normaal dat twee verschillende organen er zo verschillend uitzien, maar de planten zelf - hun bladeren en bloemen bijvoorbeeld - lijken op elkaar", aldus Zhang, de eerste auteur van de studie. De aardappelplant lijkt nog meer op de Etuberosum, maar genetische analyse laat zien dat deze nauwer verwant is aan de tomatenplant. "We waren verrast dat de aardappel een afstammeling is van de tomaat", geeft Zhang toe, ook lid van het Shenzhen Institute of Agricultural Genomics , een gigantisch onderzoekscentrum met 500 werknemers en gelieerd aan de Chinese overheid.

De auteurs benadrukken dat deze innovatieve knol, het voedingsrijke orgaan dat nu aardappel wordt genoemd, op een cruciaal moment ontstond, te midden van de opheffing van het Andesgebergte . Deze nieuwe planten, uitgerust met ondergrondse verdikkingen aan hun stengels, konden zich aanpassen aan het koudere klimaat van het Andesgebergte. Ze koloniseerden diverse ecosystemen en ondergingen een "explosieve diversificatie", in de woorden van Huang, Zhang en hun collega's. Volgens hun cijfers bestaan er meer dan 100 wilde aardappelsoorten. Tienduizend jaar geleden domesticeerden de bewoners van de Andes er één, waarmee ze de weg vrijmaakten voor de moderne aardappel.

In 2011 leidde de Spaanse bioloog Salomé Prat het team dat de genetische schakelaar ontdekte die planten vertelt wanneer ze knollen moeten produceren, afhankelijk van het aantal uren daglicht: het SP6A-gen . De nieuwe studie toont aan dat dit sleutelgen, verrassend genoeg, afkomstig is van tomatenplanten. Het mysterie is wat er vervolgens gebeurt, wanneer bijvoorbeeld de herfstzon de schakelaar activeert, benadrukt Prat, van het Centrum voor Onderzoek in Agrigenomics in het Barcelonase stadje Cerdanyola del Vallès. "Wanneer het signaal om knollen te vormen arriveert, wat gebeurt er dan in die ondergrondse stengel waardoor deze begint te verdikken en zetmeel en eiwitten ophoopt? We weten het nog niet," legt ze uit. "Als we erin slagen de set van noodzakelijke genen te begrijpen, zouden we in de toekomst planten kunnen creëren die zowel granen als knollen produceren," vervolgt Prat. Aardappelen en granen in één plant.

Het team van Huang en Zhang herinnert zich dat er al hybride aardappel- en tomatenplanten zijn ontstaan. De onderzoekers citeren een studie uit 1978 van de Spaanse geneticus Marisol Sacristán , die in 2023 op 87-jarige leeftijd overleed. De wetenschapper van de Vrije Universiteit Berlijn en twee andere collega's slaagden er bijna een halve eeuw geleden in om een cherrytomaat en een aardappelplant op een rudimentaire manier te combineren. "Het vermogen bestaat. En nu we weten dat ze zo nauw verwant zijn, zouden we in de toekomst planten kunnen hebben die tomaten en aardappelen produceren, maar dat is nog ver weg; we moeten het proces beter begrijpen," zegt Prat.

Knollen zouden de energie kunnen leveren voor het volgende wereldrijk. "China heeft zich volledig op aardappelen gestort en gaat ons allemaal uitroeien. Ze beseffen dat het een superproductief gewas is: je kunt veel aardappelen oogsten met weinig land. Voor tarwe heb je daarentegen enorme akkers nodig. Als we de kwaliteit van aardappelen nu verbeteren, bijvoorbeeld door ze meer eiwitten te geven, wordt het een superfood", betoogt Prat. China is nu al 's werelds grootste aardappelproducent, met een bebouwd oppervlak van 50.000 vierkante kilometer , wat overeenkomt met de oppervlakte van hele landen als Costa Rica en Slowakije.

Twaalf Chinese instellingen werkten mee aan de nieuwe studie, die deze donderdag werd gepubliceerd in het tijdschrift Cell . Zeven andere centra uit Canada, de Verenigde Staten, Duitsland en het Verenigd Koninkrijk namen ook deel. De auteurs zijn dankbaar voor de hulp van de Colombiaanse wetenschapper Susy Echeverría , die haar doctoraat aan het Imperial College London wijdde aan het proberen te begrijpen waarom de aardappel- en tomatenfamilie zo divers is en waarom sommige van haar ledenzo succesvol zijn geweest in het koloniseren van verschillende ecosystemen over de hele wereld. "Het meest interessante punt is niet zozeer wanneer de aardappelgroep is ontstaan, maar hoe", zegt Echeverría, die benadrukt dat de ontwikkeling van knollen is ontstaan door een combinatie van genen van verschillende afstammingslijnen. Als William McNeill gelijk had en de geschiedenis zich herhaalt, zal degene die deze raadselachtige genetische complexiteit van de aardappel begrijpt, de wereld domineren.