Kentang, panganan pokok yang kini akrab di dapur kita, sejatinya punya sejarah panjang nan misterius. Mulanya, sekitar 10.000 tahun silam, tanaman ini dibudidayakan di Pegunungan Andes. Namun, lantaran jejak fosil tanaman sulit ditemukan, silsilahnya tetap menjadi teka-teki, bikin para ilmuwan garuk-garuk kepala.
Kini, tim ahli biologi evolusi dan genomika berhasil mengungkap asal-usul si umbi pati ini. Ternyata, kentang lahir dari perjumpaan tak terduga jutaan tahun lalu, melibatkan kerabat tak lazim: si tomat.
Pernikahan Silang Berbuah Tuber
Para peneliti menganalisis 450 genom dari spesies kentang budidaya dan liar. Gen-gen tersebut membongkar rahasia bahwa nenek moyang tanaman tomat liar purba secara alami kawin silang dengan tanaman mirip kentang bernama Etuberosum sekitar 9 juta tahun lalu. Atau, lebih tepatnya, terjadi interbreeding, karena kedua tanaman ini sudah berpisah dari nenek moyang yang sama sekitar 14 juta tahun lalu, demikian hasil studi yang dimuat di jurnal Cell pada Kamis lalu.
Menariknya, baik tomat maupun Etuberosum purba tidak punya kemampuan menumbuhkan umbi, bagian bawah tanah yang membesar dan bisa dimakan pada tanaman budidaya seperti kentang, ubi, atau talas. Namun, hibrida yang lahir dari persilangan mereka justru punya. Tuber berevolusi sebagai cara inovatif bagi tanaman kentang untuk menyimpan nutrisi di bawah tanah saat iklim dan lingkungan di Andes makin dingin. Begitu dibudidayakan, umbi ini jadi makanan pokok manusia. Kini, ada lebih dari 100 spesies kentang liar yang juga menghasilkan umbi, meski tak semua bisa dimakan karena beberapa mengandung racun.
Sanwen Huang, penulis utama studi yang juga Presiden Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences dan profesor di Agricultural Genomics Institute di Shenzhen, Chinese Academy of Agricultural Sciences, mengungkapkan dalam sebuah pernyataan, “Evolusi tuber memberikan kentang keuntungan besar di lingkungan yang keras, memicu ledakan spesies baru dan berkontribusi pada keragaman kentang yang kita lihat dan andalkan saat ini. Akhirnya, kami memecahkan misteri asal-usul kentang.”
Para ilmuwan juga berhasil menguraikan gen mana yang disumbangkan oleh masing-masing tanaman untuk menciptakan umbi sejak awal. Memahami bagaimana kentang berasal dan berevolusi pada akhirnya dapat membantu ilmuwan membiakkan kentang yang lebih tangguh, tahan terhadap penyakit, dan kondisi iklim yang berubah.
Membongkar Misteri Abadi si Umbi
Kentang, tomat, dan Etuberosum semuanya tergolong dalam genus Solanum, yang mencakup sekitar 1.500 spesies dan merupakan genus terbesar dalam famili Nightshade dari tanaman berbunga. Sekilas, tanaman kentang terlihat hampir identik dengan Etuberosum, yang awalnya membuat ilmuwan berpikir bahwa keduanya adalah saudara kandung dari nenek moyang yang sama, kata JianQuan Liu, rekan penulis studi dan profesor di fakultas ekologi di Lanzhou University di Gansu, Tiongkok.
Etuberosum hanya mencakup tiga spesies. Meskipun tanaman ini memiliki bunga dan daun yang mirip dengan tanaman kentang, mereka tidak menghasilkan umbi.
Dr. Sandy Knapp, rekan penulis studi dan botanis riset di Natural History Museum di London, mengatakan kepada CNN, “Etuberosum adalah sesuatu yang spesial. Kamu mungkin tidak akan pernah melihatnya kecuali jika kamu pergi ke Kepulauan Juan Fernandez, Kepulauan Robinson Crusoe di tengah Pasifik, atau jika kamu berada di hutan hujan di Cile.”
Namun, memetakan silsilah kentang, tomat, dan Etuberosum mengungkap kerutan tak terduga yang menunjukkan bahwa kentang secara genetik lebih dekat hubungannya dengan tomat, kata Knapp.
Tim menggunakan analisis filogenetik, proses yang mirip dengan menentukan hubungan orang tua-anak perempuan atau saudara perempuan-saudara perempuan pada manusia di tingkat genetik, untuk menentukan hubungan di antara tanaman yang berbeda, kata Liu.
Analisis menunjukkan kontradiksi: kentang bisa menjadi saudara dari Etuberosum atau tomat, tergantung pada penanda genetik yang berbeda, kata Liu.
Nenek moyang tomat dan Etuberosum yang berusia 14 juta tahun, serta tanaman yang bercabang darinya, tidak ada lagi dan “hilang dalam kabut waktu geologis,” kata Knapp. Sebagai gantinya, para peneliti mencari penanda genetik di dalam tanaman untuk menentukan asal-usulnya.
“Yang kami gunakan adalah sinyal yang berasal dari masa lalu, yang masih ada di tanaman yang kita miliki saat ini, untuk mencoba merekonstruksi masa lalu,” kata Knapp.
Untuk melacak sinyal itu sepanjang waktu, para peneliti menyusun basis data genetik untuk kentang, termasuk melihat spesimen museum dan bahkan mengambil data dari kentang liar langka yang sulit ditemukan, beberapa di antaranya hanya ditemukan di satu lembah di Andes, kata Knapp.
“Kentang liar sangat sulit untuk disampel, jadi kumpulan data ini merepresentasikan koleksi paling komprehensif dari data genom kentang liar yang pernah dianalisis,” kata Zhiyang Zhang, rekan penulis studi dan peneliti untuk Agricultural Genomics Institute di Shenzhen di Chinese Academy of Agricultural Sciences, dalam sebuah pernyataan.
Peta Genetik yang Ditulis Oleh Kebetulan
Penelitian mengungkap bahwa kentang pertama, dan setiap spesies kentang berikutnya, menyertakan kombinasi materi genetik yang berasal dari Etuberosum dan tomat.
Perubahan iklim atau geologis kemungkinan menyebabkan Etuberosum purba dan nenek moyang tomat hidup berdampingan di tempat yang sama, kata Liu.
Mengingat kedua spesies diserbuki oleh lebah, skenario yang mungkin adalah lebah memindahkan serbuk sari di antara kedua tanaman dan menyebabkan terciptanya kentang, kata Amy Charkowski, associate dean riset di College of Agricultural Sciences, Colorado State University. Charkowski tidak terlibat dalam penelitian baru ini.
Sisi tomat menyumbangkan gen “sakelar utama” SP6A, yang memerintahkan tanaman kentang untuk mulai membuat umbi, sementara gen IT1 dari sisi Etuberosum mengendalikan pertumbuhan batang bawah tanah yang membentuk umbi pati, kata Liu. Jika salah satu gen hilang atau tidak bekerja secara bersamaan, kentang tidak akan pernah membentuk umbi, menurut para peneliti.
“Salah satu hal yang terjadi dalam hibridisasi adalah gen-gen bercampur,” kata Knapp. “Ini seperti mengocok setumpuk kartu lagi, dan kartu-kartu yang berbeda muncul dalam kombinasi yang berbeda. Dan untungnya untuk peristiwa hibridisasi khusus ini, dua jenis gen bersatu, yang menciptakan kemampuan untuk membentuk umbi, dan itu adalah peristiwa kebetulan.”
Evolusi kentang berumbi bertepatan dengan masa ketika Pegunungan Andes dengan cepat menjulang karena interaksi antar lempeng tektonik, yang menciptakan tulang punggung besar di sisi barat Amerika Selatan, kata Knapp. Andes adalah pegunungan yang kompleks dengan banyak lembah dan berbagai ekosistem.
Tomat modern menyukai lingkungan kering dan panas, sementara Etuberosum lebih menyukai tempat yang sedang. Namun, nenek moyang tanaman kentang berevolusi untuk tumbuh subur di habitat kering, dingin, dan dataran tinggi yang muncul di seluruh Andes, dengan umbi memungkinkan kelangsungan hidupnya, kata Knapp. Kentang dapat bereproduksi tanpa memerlukan biji atau penyerbukan. Pertumbuhan umbi baru menyebabkan tanaman baru, dan mereka dapat berkembang di berbagai lingkungan.
Menciptakan Kentang Tangguh untuk Masa Depan Tak Pasti
Kentang yang dibudidayakan yang kita konsumsi saat ini adalah tanaman pangan pokok terpenting ketiga di dunia, dan bersama gandum, beras, dan jagung, bertanggung jawab atas 80% asupan kalori manusia, menurut studi tersebut.
Memahami kisah asal-usul kentang bisa menjadi kunci untuk membiakkan inovasi lebih lanjut pada kentang masa depan; memperkenalkan kembali gen tomat kunci dapat menghasilkan kentang yang cepat berkembang biak melalui biji, sesuatu yang sedang diuji coba oleh Huang dan timnya di Chinese Academy of Agricultural Sciences.
Tanaman modern menghadapi tekanan dari perubahan lingkungan, krisis iklim, dan hama serta penyakit baru, kata Knapp.
Kentang biji menarik karena mungkin lebih beragam secara genetik dan tahan terhadap penyakit dan risiko pertanian lainnya, kata Knapp. Kentang yang bereproduksi secara vegetatif — memotong kentang menjadi beberapa bagian dan menanamnya untuk membuat tanaman — menghasilkan kentang yang identik secara genetik yang dapat musnah jika ada penyakit baru.
Mempelajari spesies liar yang telah menghadapi dan berevolusi sebagai respons terhadap tantangan tersebut juga bisa menjadi sangat penting, tambahnya.
Laboratorium Charkowski tertarik pada bagaimana kentang liar menolak penyakit, dan mengapa beberapa hama dan penyakit tanaman hanya mempengaruhi kentang atau tomat.
“Selain membantu kita memahami evolusi kentang dan perkembangan umbi kentang, metode yang digunakan (dalam studi ini) juga dapat membantu peneliti mempelajari sifat-sifat lain, seperti ketahanan terhadap penyakit dan serangga, nutrisi, toleransi kekeringan, dan banyak sifat tanaman penting lainnya pada kentang dan tomat,” kata Charkowski.
Kentang tetap menjadi tanaman penting di daerah kering atau daerah dengan musim panas pendek dan dataran tinggi — tempat di mana tanaman utama lainnya tidak tumbuh, katanya.
Temuan ini juga menunjukkan kentang dalam cahaya yang berbeda: hasil dari pertemuan kebetulan dua individu yang sangat berbeda, kata rekan penulis studi Dr. Tiina Särkinen, seorang ahli nightshade di Royal Botanic Garden Edinburgh.
“Itu sebenarnya cukup romantis,” katanya. “Asal-usul banyak spesies kita bukanlah cerita sederhana, dan sangat menarik bahwa kita sekarang dapat menemukan asal-usul yang kusut dan kompleks ini berkat kekayaan data genom.”
sumber: CNN