Cuộc kiếm tìm các tổ tiên bí ẩn của chuối
Kết quả phân tích hệ gene đề xuất ba tổ tiên bí ẩn đóng góp vào DNA của cây chuối hiện đại ngày nay.
Con người thường thích biết thực phẩm mà họ ăn đến từ đâu nhưng ngay cả các chuyên gia cũng còn chưa rõ điều đó cho đến khi họ bước vào tìm hiểu, một trong số đó là manh mối về nguồn gốc của chuối hiện đại.
Một phân tích di truyền tổng thể trên hơn 100 loài chuối hoang dã và chuối được trồng trọt được thực hiện để xác định lịch sử phức tạp của quá trình thuần hóa loài cây này, qua đó phát hiện ra sự tồn tại của ba loài chuối tổ tiên chưa từng được biết trước đây – và có thể là vẫn còn sống trên trái đất.
Các chuyên gia về chuối muốn truy tìm những bậc tiền bối bí ẩn để xem xem liệu gene của chúng có thể giúp ích gì cho những mùa vụ thu hoạch của chuối hiện đại hay không.
“Sự thuần hóa chuối rất nhiều phức tạp hơn những gì tôi biết trước đây”, Loren Rieseberg, một nhà sinh học tiến hóa tại trường đại học British Columbia, Vancouver, người không tham gia vào nghiên cứu này, nhận xét.
Khoảng 7000 năm trước, chuối không giống như những quả chuối mập mạp, không hạt như chúng ta biết ngày nay mà có nhiều hạt đen và gần như là không ăn được. Thay vào đó, con người thường ăn hoa và củ chuối. Họ thường tách sợi từ bẹ chuối để làm dây và quần áo. Cây chuối khi đó “khác rất xa với cây chuối mà chúng ta thấy được trồng trong các khu vườn ngày nay”, Julie Sardos, một nhà khoa học về các nguồn gene tại Liên minh Đa dạng sinh học quốc tế, nơi lưu trưc rất nhiều giống chuối, nhận xét.
Các nhà khoa học đã biết các tổ tiên hoang dại nổi bật của chuối là loài Musa acuminata, có khu vực phân bố mở rộng từ Ấn Độ đến Australia. Phần lớn các nhà khoa học đều đồng ý với nhau là Papua New Guinea là nơi chuối được thuần hóa đầu tiên. Ngày nay, có nhiều giống chuối khác nhau – nhiều hơn 1.000 giống. Trong sự thuần hóa chúng, các loài chuối hiện đại vẫn được bán ở siêu thị thường không còn hạt và trở nên nhiều thịt quả hơn và ngọt hơn. Nhưng cũng thật khó để xác định chính xác bằng cách nào và bao giờ quá trình thuần hóa được diễn ra. Các vật liệu có trong tay hết sức phức tạp, một số giống thường có hai bộ nhiễm sắc thể, trong khi có những loài có tới ba hoặc nhiều hơn thế bộ nhiễm sắc thể. Điều này cho thấy ít nhất có một số loài chuối hiện đại là con lai và là kết quả của việc lai giống giữa hai hoặc nhiều giống, hoặc thậm chí là các loài khác nhau.
Có những lý do hữu dụng để cố gắng đi sâu vào tìm hiểu lịch sử di truyền của chuối hiện đại: ngành công nghiệp chuối trị giá 8 tỉ USD từ việc khai thác và thu hái 100 tỉ quả chuối hàng năm, đang bị đe dọa bởi nhiều loại dịch bệnh như bệnh Panama và bệnh héo lá Xanthomona. Các nhà lai tạo chuối đang nỗ lực tìm những cách chiến đấu với các mầm bệnh, cụ thể là một trong những mầm bệnh tấn công chuối Cavendish, chiếm hơn một nửa số chuối xuất khẩu sang Mĩ và châu Âu. Người ta đang cố gắng thu thập một số loài chuối dại và các giống khác có khả năng kháng bệnh, tuy nhiên việc đưa những gene từ các tổ tiên xa cũng có thể giúp chuối hiện đại có thể ít bị bệnh hại hơn. Các phân tích di truyền có thể giúp đặt các miếng ghép lại với nhau để xác định lịch sử thuần hóa chuối và xác định được những thành viên còn sống của những tổ tiên này.
Nabila Yahiaoui, một nhà khoa học về hệ gene chuối tại Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp vì sự phát triển của quốc tế Pháp ở Montpellier, và đồng nghiệp trước đây đã so sánh DNA từ 24 mẫu chuối dại và chuối được thuần hóa. Họ đã tìm thấy một số điều có vẻ thách thức: DNA không khớp với bất kỳ mẫu thử nào. Cơ sở của phát hiện này được họ đề xuất vào năm 2020 là, thêm vào M. acuminata và những loài chuối dại họ hàng đã biết, có hai loài chưa biết đã đóng góp DNA của mình cho chuối hiện đại.
Trong nghiên cứu mới, Sardos và đồng nghiệp của mình đã mở rộng công trình, tập trung vào các giống chuối có hai bộ nhiễm sắc thể, vì chúng dường như gần gụi hơn với chuối được thuần hóa đầu tiên (Loài Cavendish có ba bộ nhiễm sắc thể). Họ lấy DNA của 68 loài chuối dại họ hàng và 154 loài chuối được thuần hóa, bao gồm 25 giống mà nhóm nghiên cứu của Sardos thu thập được ở Papua New Guinea. Đó là một con số ấn tượng của chuối được trồng, một số rất khó để thu thập, Tim Denham, một nhà khảo cổ học tại trường đại học Australia không tham gia vào nghiên cứu, nói.
Việc so sánh đem lại một số bằng chứng là chuối ban đầu được trồng ở New Guinea và đề xuất loài phụ M. acuminata gọi là “banksia” là loài đầu tiên được thuần hóa. Các loài phụ tương tự sau đó góp phần vào mở rộng các giống được thuần hóa, Sardos và đồng nghiệp nêu trong bài báo xuất bản trên tạp chí Frontiers in Plant Science. “Kết luận này rất ấn tượng”, Denham nói. “Nó xác nhận những nghiên cứu về di truyền, ngôn ngữ, thực vật và khảo cổ trước đây”.
Các mẫu chỉ ra sự tồn tại của nguồn vật liệu chuối thứ ba mà người ta còn chưa rõ, nhóm nghiên cứu cho biết. Các nhà khoa học đã nhận diện được ba loài; dữ liệu của họ cho thấy một đến từ New Guinea, một từ vịnh Thái Lan và thứ ba có thể đến từ đâu đó giữa Borneo và Philippines.
Denham ngạc nhiên tìm thấy các giống chuối hiện đại ở New Guinea đa dạng về mặt di truyền hơn tổ tiên hoang dại của chúng. “Điều này cho thấy phần lớn các tranh cãi di truyền về những kết quả thuần hóa ban đầu đều bế tắc”, ông nói. Ông nghi ngờ là ngay cả những người trồng chuối đều đóng góp vào sự cải thiện giống chuối, có sự tạp giao hỗn loạn với các giống chuối dại, dẫn đến sự bùng nổ của các giống với các tổ tiên hoang dại khác nhau.
“Công trình này đã xác nhận được tầm quan trọng của sự lai giống trong tiến hóa của cây trồng”, Rieseberg, người đang nghiên cứu về cây hướng dương đã chứng minh được lai giống có thể rất quan trọng với tiến hóa.
Lĩnh vực này vẫn còn nhiều tiềm năng: Sardos và những nhà nghiên cứu khác đang hi vọng tới một số trang trại nhỏ và những địa điểm khác ở quê hương của loài chuối tổ tiên để xem liệu họ có thể tìm ra thêm được hậu duệ hiện đại nào của chúng không. Chúng có thể sẽ có sức chống chịu với dịch bệnh có thể sẽ được lai giống với những loài chuối hiện đại. “Loài chuối rất đa dạng và rất nhiều trong số đó vẫn còn chưa được lấy mẫu”, Rieseberg nói.
Nhân Vũ tổng hợp
Nguồn: https://www.science.org/content/article/researchers-have-gone-bananas-over-fruit-s-complex-ancestry
https://www.nytimes.com/2022/10/17/science/banana-ancestors-genes.html
