Dans un nouvel article publié dans la revue Biologie moléculaire et évolutiondes scientifiques des jardins botaniques royaux de Kew et des partenaires au Royaume-Uni, en Allemagne et aux États-Unis ont décodé le génome végétal le plus ancien du monde, en utilisant des graines de pastèque de l’ère néolithique recueillies sur un site archéologique dans le désert du Sahara en Libye.
L’étude a combiné des aspects de base archéologique avec une recherche génomique de pointe pour jeter un nouvel éclairage sur la domestication de la pastèque et sur la façon dont nos ancêtres consommaient les anciens parents du fruit populaire. Étonnamment, des preuves suggèrent que les Libyens néolithiques avaient un goût pour les graines de pastèque – une délicatesse locale encore consommée aujourd’hui – mais évitaient la chair au goût amer du fruit.
On estime que plus de 200 millions de tonnes de pastèque domestiquée (Citrullus lanatus) sont produites dans le monde chaque année, la récolte étant parmi les 10 plus importantes d’Asie centrale. Il est généralement admis que le fruit à chair rouge est originaire d’Afrique, où un proche parent (C. lanatus subsp. Cordophanus) a probablement été domestiqué pour la première fois dans la vallée du Nil et dans ce qui est aujourd’hui le Nord-Soudan. Mais la découverte au début des années 1990 de prétendues graines de pastèque sur le site néolithique d’Uan Muhuggiag en Libye a continué de déconcerter les scientifiques.
Pour mieux comprendre le parcours de la pastèque de la plante sauvage à la culture domestiquée, les chercheurs ont collecté et analysé des dizaines de graines de pastèque et de parents de pastèque dans les collections de l’herbier de RBG Kew. Ils ont également obtenu et étudié des fossiles de graines de Libye et du Soudan, datés au radiocarbone (C-14) il y a plus de 6 000 et 3 000 ans, respectivement.
Le Dr Susanne S. Renner de l’Université de Washington à St. Louis, qui, avec le Dr Guillaume Chomicki de l’Université de Sheffield, a dirigé l’étude, a déclaré: « La morphologie des graines, en particulier des graines anciennes, était tout simplement insuffisante pour identifier de manière fiable quelles espèces ces graines néolithiques les colons en Libye utilisaient. »
Les scientifiques ont pu résoudre le mystère lorsqu’ils ont analysé le génome des graines et récupéré de longues étendues sur tous les chromosomes, peut-être le génome le plus ancien jamais enregistré avec autant de détails sur une plante dont l’âge a été vérifié à l’aide d’analyses de datation au radiocarbone. Ils ont également séquencé les génomes de dizaines de spécimens de pastèque dans les collections de l’herbier de Kew, dont certains ont été collectés pour la première fois au début du 19e siècle.
Les résultats de l’étude indiquent que les Libyens néolithiques ont récolté ou même cultivé une espèce de pastèque au goût amer, au lieu de la récolte au goût sucré d’aujourd’hui. Cette nouvelle idée était cohérente avec les marques de dents trouvées sur certaines des graines les plus anciennes collectées au Soudan par le Dr Philippa Ryan, chercheuse postdoctorale à Kew et co-auteur de l’étude.
Avant l’analyse du génome, les chercheurs étaient incapables de distinguer les spécimens libyens des sept autres espèces connues du genre Citrullus. Leurs résultats moléculaires montrent maintenant que les graines provenaient d’un parent de la pastèque connu sous le nom de pastèques Egusi (Citrullus mucosospermus) d’Afrique de l’Ouest. Ces fruits sont amers et non comestibles lorsqu’ils sont consommés crus en raison de la cucurbitacine chimique dans leur chair et sont plutôt récoltés pour leurs graines, qui sont utilisées dans les ragoûts et les soupes d’Afrique de l’Ouest, de taille et de saveur similaires aux graines de citrouille.
Ryan a déclaré: « C’est une grande surprise de découvrir qu’au lieu d’être une pastèque ancienne, la graine libyenne était un Citrullus domestiqué entièrement différent, tandis que la graine soudanaise de la période pharaonique avait l’ADN nucléaire de l’Egusi amer, mais aussi de la pastèque douce Cela suggère que par la suite, un mélange intéressant de variétés de Citrullus domestiquées a été cultivé le long de la vallée du Nil pour leurs graines, aux côtés vraisemblablement de la pastèque sucrée.
En comprenant mieux la composition génétique de ces fruits anciens, les chercheurs espèrent brosser un tableau plus clair de la domestication de la pastèque. Mais la recherche a également des implications plus vastes et plus modernes. La cartographie de l’échange de gènes à travers les millénaires peut aider les scientifiques à identifier les traits génétiques favorables qui renforcent la résilience à la sécheresse, aux maladies et aux ravageurs.
Le Dr Oscar A Perez Escobar, responsable de la recherche dans l’équipe de monographie intégrée de Kew et premier auteur, a déclaré : « C’est une réalisation remarquable d’avoir tant appris sur la vie passée secrète de ces graines anciennes grâce à leur ADN. Sans ce code génétique, qui nous avons réussi à obtenir en détail, nous n’aurions pas pu découvrir qu’une grande partie de l’ADN de ces graines est traçable aux courges Egusi (C. mucospermus) et non à la pastèque douce.Une autre révélation frappante délivrée par leur ADN est que ces graines anciennes de la pastèque d’Egusi s’est probablement hybridée et a échangé des gènes avec des pastèques sucrées il y a des milliers d’années, bien que nous ne connaissions pas encore la directionnalité d’un tel flux de gènes. »
L’étude a été réalisée en collaboration avec le Dr Guillaume Chomicki de l’Université de Sheffield et le professeur Susanne S. Renner de l’Université de Washington à St. Louis, ainsi que le groupe de recherche Antonelli Lab, experts en biologie évolutive et en biogéographie.
Perez Escobar a déclaré: « Notre étude est un excellent exemple de ce que des collections de plantes représentant des milliers d’années d’histoire évolutive et culturelle peuvent faire chaque fois qu’elles sont utilisées dans la recherche multidisciplinaire. Les ressources de données que nous avons générées et notre découverte sur les relations entre Egusi et les pastèques douces ont soutenu pendant des millénaires, impliquant l’échange de gènes à travers les générations, est d’intérêt pour les programmes d’amélioration des cultures de pastèque douce chaque fois que des gènes particuliers sont recherchés, par exemple, la résistance aux maladies et aux ravageurs.
Oscar A Pérez-Escobar et al, Le séquençage du génome de graines de citrullus âgées de 6 000 ans révèle l’utilisation d’une espèce à chair amère avant la domestication de la pastèque, Biologie moléculaire et évolution (2022). DOI : 10.1093/molbev/msac168