Codzienność naszych przodków musiała być bardzo pracowita. Zdobywanie pożywienia wymagało od nich wielkiego wysiłku. Całe dnie spędzali na polowaniach i wędrówkach w poszukiwaniu roślin jadalnych. Następnie upolowaną zdobycz i zbiory musieli przenieść do swoich siedzib. Kiedy zasoby na danym terenie zaczynały się kurczyć, był to dla nich znak, że trzeba wyruszyć w wędrówkę w poszukiwaniu nowych siedlisk. Nierzadko zdarzały się też trudności z dostępem do pożywienia spowodowane nieurodzajem lub klęskami żywiołowymi. Wtedy groził im głód.

Jednak w pewnym momencie ich życie zaczęło się odmieniać. Najwcześniej miało to miejsce na terenach południowo-zachodniej Azji – około 11-12 tysięcy lat temu, u progu epoki neolitu. [1], [2] Może komuś zaświtała myśl aby przynieść nasiona lub całe rośliny i zasadzić je tuż przy obozowisku? A może rozsypane przez przypadek ziarno wykiełkowało i „podpowiedziało” pewien rewolucyjny pomysł? Nie wiemy, jak było dokładnie i można na ten temat jedynie spekulować. Jednak faktem pozostaje, że rozwijając rolnictwo ludzie zmieniali nie tylko swoje otoczenie, ale również same rośliny.

Jak to się zaczęło?

Początkowo ludzie uprawiali dzikie odmiany roślin, które przynieśli do swoich siedzib. Z upływem czasu rośliny te mogły zacząć nieco różnić się od tych pierwotnie występujących w siedliskach dzikich. Miały na to wpływ naturalnie występujące zmiany w materiale genetycznym, czyli mutacje, oraz celowe działania pierwszych rolników, wybierających konkretne rośliny wykazujące użyteczne cechy. Następnie na skutek dalszej selekcji cechy te ulegały utrwaleniu i w ten sposób zapoczątkowana została hodowla nowych odmian uprawnych.

Chociaż od czasów prehistorycznych w rolnictwie zaszły kolosalne zmiany, wyprowadzanie nowych odmian nadal opiera się na podobnych metodach. Kluczową zmianą jest to, że teraz są to działania świadome i wynikające z bardzo szerokiej wiedzy na temat funkcjonowania roślin.

Współczesna hodowla nowych odmian uprawnych obejmuje dwa odmienne działy: hodowli twórczej oraz hodowli zachowawczej. Pierwszy z nich zajmuje się wyprowadzaniem nowych odmian, drugi – utrzymaniem stabilności cech już wyhodowanej odmiany. Podstawowymi metodami prowadzącymi do otrzymywania nowych odmian jest krzyżowanie tych dotychczas istniejących lub też poddawanie ich działaniu czynników powodujących mutacje, tak by zwiększyć szansę na wystąpienie takiej zmiany w materiale genetycznym, która może przynieść pożądane efekty. [3] Oprócz hodowli tradycyjnej obecnie stosowane są też metody biotechnologiczne – inżynierii genetycznej roślin oraz hodowli kultur roślinnych w warunkach in vitro.

Dwie drogi

Wróćmy jeszcze raz do czasów prehistorycznych, kiedy rolnictwo dopiero się rozpoczynało. Jeśli na danym terenie występował jakiś gatunek rośliny jadalnej, to żyjący tam ludzie mogli poszczególne egzemplarze zabrać z ich naturalnych siedlisk, aby zasadzić je na polach. Dotyczyło to oczywiście pewnej liczby osobników, reszta  z nich pozostawała w swoim naturalnym środowisku. W ten sposób rozdzielały się dalsze losy dwóch grup roślin. Jedne z nich ludzie wzięli pod opiekę, z roku na rok rozsadzali je i dbali o nie. Drugie pozostały  w stanie dzikim. Z biegiem czasu w jednych i drugich roślinach zachodziły zmiany, pojawiały się egzemplarze o nieco innym wyglądzie lub cechach. U roślin dzikich o utrwaleniu danej cechy decydował dobór naturalny będący  fundamentem procesu ewolucji. W przypadku roślin uprawnych pojawiła się dodatkowa siła kształtująca ich przyszłe losy. Chodzi  o działania człowieka, który zaczął selekcjonować hodowane przez siebie rośliny.  Decydowały tu względy praktyczne. Na przykład jeśli w łanie zboża pojawiło się kilka roślin, których kłosy były pełniejsze od pozostałych, a ziarna większe, a kłosy nie rozsypywały się samoistnie po dojrzeniu, to mogły być chętniej wybierane na materiał siewny. W ten sposób z roku na rok, coraz więcej roślin w zasiewie było potomstwem tej konkretnej rośliny. W ich była zapisana ta cenna cecha, która ulegała utrwaleniu (infografika). Z biegiem czasu zaczęły powstawać odmiany bardziej atrakcyjne pod kątem użyteczności spożywczej w porównaniu z ich roślinnymi “przodkami” lub “dzikimi kuzynami”, od których się wywodzą.

W późniejszych wiekach, wraz z rozwojem techniki, żeglarstwa i transportu lądowego ludzie przemierzali coraz to dłuższe dystanse i docierali na inne kontynenty. W podróż ze sobą zabierali również rośliny uprawne. Nasiona zbóż, warzywa, owoce stanowiły przede wszystkim pożywienie samych podróżników, ale stały się też przedmiotem handlu. O ile miejscowe warunki okazywały się sprzyjające, nowo przywiezione rośliny mogły trafić do uprawy. W ten sposób rośliny rozprzestrzeniały się między terytoriami kolejnych państw oraz kontynentów. Raz wyhodowane odmiany nie były niezmienne. Stanowiły raczej punkt wyjścia do dalszego ich przekształcania i wzajemnych krzyżówek jeszcze bardziej zwiększających roślinną różnorodność.

Tak właśnie stało się z kapustą warzywną (Brassica oleracea L.), która w stanie dzikim do dnia dzisiejszego rośnie na kredowych klifach wybrzeży Europy Zachodniej. [4] Roślina ta dała początek warzywom uprawnym takim jak kalafior, brokuł, kapusta głowiasta, jarmuż, kapusta brukselka czy kalarepa. Wszystkie te rośliny pod względem systematycznym należą do tego samego gatunku Brassica oleracea L.! (infografika) [5], [6], [7], [8]

Dlaczego tak istotne są dzikie gatunki pokrewne roślinom uprawnym?

Powodów jest wiele. Po pierwsze stanowią one źródło materiału genetycznego mogącego mogącego zwiększyć różnorodność genetyczną odmian hodowlanych. [13] Oprócz tego mogą być wykorzystywane jako rośliny jadalne, paszowe lub użyteczne przemysłowo. Używane są w zastosowaniach leczniczych, kosmetycznych, jako źródło barwników lub włókien wykorzystywanych w produkcji tekstyliów. Odgrywają też ważną rolę w utrzymaniu równowagi w naturalnych ekosystemach. Z tego względu ochrona gatunków CWR jest jednym z przedmiotów działań związanych z zachowaniem bioróżnorodności. [14]

Współczesne rolnictwo bazuje na bardzo ograniczonej ilości gatunków uprawnych. Uprawa starych tradycyjnych odmian jest zarzucana na rzecz tych nowo wyhodowanych i cieszących się większą popularnością. [15] Posługując się analogią technologiczną: może to przypominać ciągłą edycję pliku bez zachowywania jego kopii archiwalnych. Wiemy doskonale, że jeśli taki plik zostałby uszkodzony, stracilibyśmy go bezpowrotnie.

Wiele czynników, takich jak postępujące zmiany klimatyczne, wzrost zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego, potencjalne inwazje szkodników lub chorób, może w przyszłości zagrozić roślinom uprawnym stanowiącym podstawę wyżywienia ludności. Z tego względu tak ważne jest zachowywanie starych, często odporniejszych na niekorzystne warunki, odmian hodowlanych oraz występujących dziko gatunków CWR. Ich genomy są właśnie taką „kopią zapasową”, do której kiedyś możemy być zmuszeni sięgnąć. Warto ją więc zachować.

Opracowanie infografik: Gabriela Zielińska

Źródła:

[1]         Bowles S., Choi J. K. (2019) – The neolithic agricultural revolution and the origins of private property,  Journal of Political Economy, nr 127(5), s. 2186–2228

[2]         Velea I. P., Paul C., Brink S. J. (2019) – Pediatric Endocrinology and Diabetes 2019 Update. Timişoara: Editura Mirton

[3]         Packa D., Kuraczyk A., Tworkowski J. – Podstawy hodowli jęczmienia, http://www.uwm.edu.pl/eurequa/pl/I.4.htm

[4]         Royal Botanic Gardens -Brassica oleracea, http://powo.science.kew.org/taxon/urn:lsid:ipni.org:names:279435-1

[5]         Cheng F. i wsp. (2016) – Genome resequencing and comparative variome analysis in a Brassica rapa and Brassica oleracea collection, Scientific Data, nr 3:160119

[6]         Understanding Evolution. University of California Museum of Paleontology – Artificial selection, https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evo_30

[7]         Smyth D. R. (1995) – Flower Development: Origin of the cauliflower, Current Biology, nr 5(4), s. 361–363

[8]         Duclos D. V., Björkman T. (2008) – Meristem identity gene expression during curd proliferation and flower initiation in Brassica oleracea, Journal of Experimental Botany, nr 59(20), s. 421–433

[9]         Wikipedia – Crop wild relative, https://en.wikipedia.org/wiki/Crop_wild_relative

[10]       Food and Agriculture Organization of the United Nations – International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture, http://www.fao.org/plant-treaty/overview/texts-treaty/en/

[11]       Global Crop Diversity Trust – The CWR Project, https://www.cwrdiversity.org/project/

[12]       Nordigen – Crop Wild Relatives, https://www.nordgen.org/en/projekts/crop-wild-relatives/

[13]       Brożynska M., Furtado A, Henry R. J. (2016) – Genomics of crop wild relatives: Expanding the gene pool for crop improvement, Plant Biotechnology Journal, nr 14(4), s. 1070–1085

[14]       Dostatny D. F.  Dajdok Z. (2020) –  Dzikie gatunki pokrewne roślinom uprawnym występujące w Polsce Lista, zasoby i zagrożenia, Radzików – Poznań: Wydawnictwo Kontekst

[15]       Kotlińska T., Rutkowska-Łoś A., Pająkowski J., Podyma W. (2015) – Informator nt . starych odmian roślin ogrodniczych. Warszawa: Studio Graficzne Piotr Kurasiak