A 20. század korai éveiben egy furcsa paradicsompalánta bukkant fel az Egyesült Államokban. Egy véletlen genetikai mutáció miatt a növény ágai rövidebbek voltak a szokásosnál, ami tömörebb palántát eredményezett, ezt pedig könnyebb volt gondozni. A termesztők gyorsan lecsaptak az új lehetőségre, és keresztezni kezdték a növényt más fajtákkal, hogy megőrizzék a kedvező tulajdonságot, amely rövidesen forradalmasította a paradicsomtermesztést.

A paradicsom kapcsán más jellemzőnek hitt tulajdonságokra is hasonlóan terjedtek el. Több mint 1000 év szelektív tenyésztés nyomán a növény termése borsónyi méretűről almányira nőtt, az érés alakítása révén pedig idővel minden paradicsom hasonló színt öltött. Ahogy azonban a termesztők kiválogatták és továbbörökítették a nekik kedvezőnek tűnő, véletlenszerűen felbukkanó tulajdonságokat, menet közben el is hagytak jópárat, például az íz, a tápanyagtartalom vagy a szárazságtűrés kedvező tulajdonságait, amelyek annak idején nem tűntek annyira fontosnak, most azonban lenne igény rájuk.

Joyce Van Eck, a New Yorki Boyce Thompson Intézet növénykutatója kollégáival ezt a hosszú nemesítési folyamatot szeretné legrövidíteni és tökéletesíteni. Van Eck csapata és számos más labor dolgozói a genetika legújabb eszközeivel játsszák újra a termesztett növények evolúcióját, vagyis a modern mezőgazdasági fajták vad rokonaiból kiindulva génszerkesztéssel próbálnak olyan új fajtákat létrehozni, amelyek kereskedelmileg és mezőgazdaságilag kedvező tulajdonságokkal bírnak.

A vad paradicsom (balra) és az új, genetikailag háziasított változat (jobbra)

A háziasítás ilyetén „újrajátszásának” ötlete először 2016-ban merült fel, amikor egy brazil kutatócsoport tagjai több fontos tulajdonságot is azonosítottak a paradicsom genomjában, amelyek modern, kedvező formái akkor bukkantak fel, amikor véletlen mutációk nyomán egy-egy gén gyakorlatilag funkciót váltott. Lázaro Eustáquio Pereira Peres és társai úgy gondolták, hogy a kérdéses gének célzott szerkesztésével a vad növényekből kiindulva újra megvalósíthatnák a domesztikációt, csak éppen a korábbinál sokkal gyorsabban és saját szempontjaik szerint téve ezt.

A CRISPR/Cas9 génszerkesztési eljárás pedig tökéletes eszköznek tűnt ehhez, hiszen a rendszer a sejtbe fecskendezve képes megtalálni és eltávolítani a genom megcélzott részeit. Peres így fogott egy vad paradicsomot, és kimetszette annak genomjából a hosszú hajtások kialakulását elősegítő DNS-szakaszt. A tavalyi évre a termés méretét és terméshozamot is sikerült fokozni hasonló beavatkozásokkal, így a kutatók eredményül egy kompakt kis palántát kaptak, amely könnyen termeszthető és betakarítható, de megőrizte a vad fajta előnyös tulajdonságait is, így például az aromás ízt és a magas tápanyagtartalmat.

A módszer működőképességét időközben mások is demonstrálták, egy kínai kutatócsoport például ugyanezzel a metódussal a növény modern tulajdonságait hordozó, de a vad paradicsomok szárazságtűrésével is bíró fajtát mutatott be a tavalyi évben. Ami azért kiemelten fontos eredmény, mert ez az új szempontok szerint, genetikailag újraháziasított növény kiemelten alkalmas lesz a felmelegedő éghajlatban való termesztésre.

Van Eck és kollégái ugyanakkor nem álltak meg a már domesztikált fajok újjáalakításánál, hanem egy új, eddig alig háziasított fajra, a paradicsom egy távoli rokonára, a földicseresznyére koncentrálják erőfeszítéseiket. A mediterrán területeken gyümölcséért termesztett növény termése nagyon ízletes, rendkívül tápláló, ugyanakkor a növény mezőgazdasági termesztésre gyakorlatilag teljesen alkalmatlan. Gyümölcse ugyanis egészen apró, és lehullik a hajtásokról, ha megérett, ami megnehezíti betakarítását.

Van Eck kutatócsoportja ezért összehasonlítja a földicseresznye és a háziasított paradicsom genomját, és az utóbbit mintaként használva génszerkesztéssel viszi át kedvező tulajdonságokat az előbbi génállományába. Ilyen módon felgyorsítva a háziasítás folyamatát többet termő, nagyobb gyümölcsöt hozó, könnyebben betakarítható földicseresznyét remélnek létrehozni.

A kutatócsoportot a munka megkezdése óta egyre többen keresik a világ minden tájáról. Jelenleg egy nigériai gabonafajtán is dolgoznak: az őshonos növény rendkívül szárazságtűrő, de keveset terem és a kifejlett növény formája kedvezőtlen a gyors betakarításhoz. Van Eck és társai ezért most olyan mutációkat keresnek, amelyek alkalmasabbá tehetik a növényt a mezőgazdasági termesztésre, hogy ezeket a genomon alkalmazva a hosszas szeletív tenyésztés átugorva rögtön kedvező változatokat kapjanak.