Фитофтора, вызвавшая голод в Ирландии, произошла из Южной Америки, а не из Мексики

Авторы исследования, опубликованного в PLOS ONE, нашли свидетельства южноамериканского происхождения возбудителя фитофтороза картофеля Phytophthora infestans, ставшего в середине XIX века причиной голода в Ирландии и оказавшего значительное влияние на мировую историю. Они опровергли гипотезу о мексиканских корнях патогена и предоставили новые данные об эволюции этого организма.

Авторы провели пангеномный анализ, изучив геномы 69 изолятов Phytophthora клады 1c, включая образцы из разных регионов и исторические экземпляры XIX века. Из них 14 секвенировали в новой работе, а остальные уже были секвенированы ранее. Анализу подверглись геномы всех семи видов фитофторы клады 1c: P. andina, P. betacei, P. infestans, P. ipomoeae, P. mirabilis, P. phaseoli и P. urerae, а также пяти субпопуляций P. infestans (исторические, US-1, южноамериканские, современные (US_8, US_22, US_23, EU_13) и мексиканские).

Ученые показали, что мексиканские виды P. mirabilis и P. ipomoeae представляют собой отдельные монофилетические группы, генетически удаленные от остальных видов клады 1c. В то же время андские виды P. andina и P. betacei образуют комплекс с P. infestans с нечеткими границами между видами. Анализ подтвердил тесную связь исторических популяций P. infestans с видами P. andina и P. betacei.

Исследователи выявили более высокое генетическое разнообразие у видов P. andina и P. betacei по сравнению с P. infestans, что может быть связано с более длительной эволюцией в регионе. Значение теста D Таджимы для P. infestans оказалось значительно больше нуля, свидетельствуя о балансирующем отборе или сокращении популяции. Современные и мексиканские популяции P. infestans также продемонстрировали высокое генетическое разнообразие.

Филогенетический анализ подтвердил, что мексиканские виды P. ipomoeae и P. mirabilis формируют отдельные кластеры, тогда как изоляты P. andina, P. betacei и P. infestans сгруппировались в два кластера. Все изоляты P. betacei находились в одном из них.

Анализ миграции также показал, что общий предок P. mirabilis и P. ipomoeae отделился от кластера P. andina — P. betacei — P. infestans около 5 тысяч лет назад. Миграция происходила от исторической популяции P. infestans к популяциям US-1, затем к южноамериканским и мексиканским субпопуляциям. Поток генов между P. infestans и видами P. andina и P. betacei был более интенсивным, чем с мексиканским видом P. mirabilis. Современные глобальные процессы способствовали смешиванию популяций фитофторы из разных регионов.

Это исследование имеет важное значение для понимания эволюции фитопатогена P. infestans и его мирового распространения. Полученные данные не только опровергают гипотезу о мексиканском происхождении этого вида, но и предлагают более точную модель его эволюции. Осознание механизмов эволюции и путей миграции P. infestans открывает новые возможности для разработки эффективных мер борьбы с фитофторозом картофеля — одной из наиболее серьезных угроз мировому сельскому хозяйству.

По мнению авторов, будущие исследования должны сосредоточиться на более детальном изучении генетического разнообразия фитофторы, особенно видов, обитающих в Андах. Особое внимание следует уделить процессам гибридизации, рекомбинации и межвидового переноса генов, которые играют значительную роль в эволюции патогена, его адаптации к новым хозяевам и изменению вирулентности.

Патоген, ставший причиной Великого голода в Ирландии, продолжает эволюционировать