Виды табака растут и на полях, и на клумбах, а одна садовая знаменитость приходится культурному табаку матерью. Это лесной табак, Nicotiana sylvestris, с длинными белыми душистыми цветками. Королевское садоводческое общество Великобритании отметило его своей наградой как садовое растение. А около 200 тысяч лет назад предок этого вида скрестился с предком другого дикого табака, и от их союза произошел табак, который растят на плантациях.
Сколько всего видов в роду, ботаники уточняют до сих пор, и за последние годы счет сильно вырос. А культурный табак оказался в своем роду далеко не единственным гибридом.
Сколько видов табака насчитывают ботаники
Большая советская энциклопедия писала, что в роду Nicotiana «свыше 60 видов» в Америке и Австралии. Авторы, расшифровавшие геном табака в 2014 году, насчитали больше 75 природных видов, из них 49 американских и 25 австралийских. Исследование 2023 года говорит уже о 90 видах, а список растений мира, который ведут ботаники лондонского сада Кью, сегодня признает 109 видов.
Особенно быстро рос счет австралийских видов. В 2023 году группа ботаников во главе с Марком Чейзом описала там девять новых видов. Названных австралийских табаков стало 51 - вдвое больше, чем в подсчете 2014 года. И это при том, что сам род появился в Южной Америке. Ботаники Кью находят дикие табаки в трех частях света:
- в Америке - от запада Канады до Гватемалы, на Кубе, от Эквадора до юга Южной Америки, на востоке и юге Бразилии;
- в Африке - только в Намибии;
- в Австралии и на островах на юге Тихого океана.
Единственный африканский вид, N. africana из Намибии, ботаники относят к той же группе, что и австралийские табаки, - секции Suaveolentes.
В 2021 году ботаники Кью описали австралийский вид Nicotiana insecticida. Его семена собрали в Западной Австралии, а выращенные в Лондоне растения оказались покрыты липкими железками, на которых гибнут мошки, тли и мухи. Это первый дикий табак, о котором известно, что он убивает насекомых.
Почему культурный табак - гибрид
У лесного табака в каждой клетке 24 хромосомы, у его партнера, Nicotiana tomentosiformis, тоже 24. У культурного табака Nicotiana tabacum их 48. Это два полных набора от двух разных видов.
Генетики называют такое растение аллотетраплоидом. Слово громоздкое, а смысл простой. Обычный гибрид получает от каждого родителя лишь половину родительских хромосом, а здесь сохранились оба родительских набора целиком. Расшифровка геномов подтвердила, что по материнской линии культурный табак происходит именно от лесного табака, а по отцовской - от N. tomentosiformis.
Случилось это скрещивание, вероятно, в Андах. Ареалы родителей и сегодня сходятся в Боливии - лесной табак растет от Боливии до северо-запада Аргентины, а N. tomentosiformis встречается на юге Перу и западе Боливии.
Что показала расшифровка генома табака
Первую подробную расшифровку генома табака опубликовали в 2014 году, а в 2024 году та же группа ученых выпустила сборки, в которых ДНК разложена по хромосомам. Размер генома измеряют в парах нуклеотидов - «буквах» ДНК. Для сравнения в таблице есть и томат, дальний родственник табака по семейству пасленовых.
| Растение | Хромосом в клетке | Размер генома, млрд пар нуклеотидов | Кем приходится табаку |
|---|---|---|---|
| Nicotiana sylvestris | 24 | 2,32 | мать |
| Nicotiana tomentosiformis | 24 | 1,74 | отец |
| Культурный табак Nicotiana tabacum | 48 | 3,99 | гибрид двух видов |
| Томат | 24 | около 0,9 | родственник из соседней ветви пасленовых |
Геномы родителей вместе чуть больше генома их потомка. Авторы работы 2014 года оценили, что табак потерял 4-8% ДНК по сравнению с суммой родительских геномов. Вероятно, потери пришлись в основном на повторы - одинаковые участки, которые встречаются в ДНК много раз. Таких участков в геноме табака 72-79%, отсюда и его размер.
Махорка и австралийские табаки - тоже гибриды
Махорка, Nicotiana rustica, - отдельный вид из того же рода, а не сорт табака. Из нее в России делали грубую курительную крупку, и она тоже гибрид двух диких видов. Подробнее - в статье «Что такое махорка и чем она отличается от табака». Исследование 2020 года уточнило ее материнскую линию - это общий предок табака метельчатого, N. paniculata, и N. knightiana.
Гибридного происхождения и вся австралийская ветвь. Исследование 2023 года пришло к выводу, что секция Suaveolentes возникла около 6 миллионов лет назад от скрещивания двух древних линий рода. Гибриды, сохранившие наборы обоих родителей, есть в пяти из 13 секций рода.
Почему гибрид Кельрейтера был бесплодным, а махорка - нет
Ботаник Йозеф Готлиб Кельрейтер, работавший в Петербургской академии наук, в 1760 году скрестил махорку с табаком метельчатым. Это был первый в истории науки гибрид растений, полученный в эксперименте, и все два десятка выросших растений оказались бесплодными. Подробнее об этом опыте - в статье «Почему табак стал одним из главных лабораторных растений».
Ирония в том, что в самой махорке уже есть материнская линия, близкая к табаку метельчатому, но махорка плодовита, как и культурный табак. Разница в хромосомах. У гибрида Кельрейтера хромосомам двух видов не хватало пар. У природных гибридов сохранились полные наборы обоих родителей, и каждой хромосоме есть с кем составить пару, когда растение образует пыльцу и семязачатки.
В 1925 году Рой Клаузен и Томас Гудспид из Калифорнийского университета описали гибрид культурного табака и клейкого табака, N. glutinosa. У этого гибрида удвоился набор хромосом. Работа подтвердила, что такое удвоение может сделать гибрид двух видов плодовитым, - тем же путем когда-то появился и культурный табак.
Томат, картофель и душистый табак на клумбе
Табак входит в семейство пасленовых вместе с томатом и картофелем, но эта родня не ближайшая. Ближе всех к роду Nicotiana австралийская триба Anthocercideae, а томат и картофель стоят на соседней ветви семейства. Но общего у табака с ними много - около 60% генов томата и картофеля удалось найти и в геноме табака.
На клумбах растут сразу несколько диких видов. Королевское садоводческое общество называет среди садовых табаков лесной табак, крылатый табак N. alata, табак Лангсдорфа и меняющий окраску цветков N. mutabilis. У многих из них цветки раскрываются только вечером и ночью, а запах похож на благовония. Мать культурного табака цветет в садах, а отец остался дома, на юге Перу и западе Боливии. По описанию Кью, N. tomentosiformis - дерево влажных тропиков.
