La génétique révèle les anciennes routes commerciales de la pomme de terre Four Corners

Une nouvelle étude montre qu’une espèce de pomme de terre indigène a été introduite dans le sud de l’Utah par des peuples autochtones dans un passé lointain, ce qui en fait la seule espèce végétale culturellement importante à avoir été domestiquée dans le sud-ouest des États-Unis.

L’équipe de chercheurs, dirigée par le Red Butte Garden et le Natural History Museum of Utah (NHMU) de l’Université de l’Utah, a utilisé l’analyse génétique pour révéler comment et où les tubercules de la pomme de terre Four Corners (Solanum jamesii) ont été collectés, transportés et commercialisés sur tout le plateau du Colorado. Les résultats étayent l’affirmation selon laquelle le tubercule est une « sœur perdue », rejoignant le maïs, les haricots et les courges, communément appelés les trois sœurs, comme un aliment de base des cultures ingénieusement cultivées dans ce paysage aride.

« Le transport est l’une des premières étapes cruciales de la domestication des plantes indigènes en cultures », a déclaré le Dr Lisbeth Louderback, conservatrice du département d’archéologie de la NHMU, professeure agrégée d’anthropologie à l’Université et co-auteure de l’étude. « La domestication d’une espèce végétale peut commencer par la collecte et la replantation de propagules dans un nouvel endroit. »

Les auteurs ont recueilli des échantillons d’ADN de populations de pommes de terre modernes de Four Corners à proximité de sites archéologiques et de populations non archéologiques situées dans l’aire de répartition naturelle de la pomme de terre dans le Mogollon Rim du centre de l’Arizona et du Nouveau-Mexique. Les résultats indiquent que la pomme de terre a été transportée et cultivée, probablement par les ancêtres des tribus modernes Pueblo (Hopi, Zuni, Tewa, Zia), Diné, Paiute du Sud et Apache.

« La pomme de terre Four Corners, ainsi que le maïs, le cacao et l’agave, reflètent l’influence significative des humains sur la diversité végétale du paysage au cours des millénaires », a déclaré le Dr Bruce Pavlik, ancien directeur de la conservation au Red Butte Garden et auteur principal de l’étude.

Le document apparaît dans le Journal américain de botanique.

La S. jamesii contient deux fois plus de protéines, de calcium, de magnésium et de fer qu’une pomme de terre rouge biologique, et un seul tubercule peut produire jusqu’à 600 petits tubercules en seulement quatre mois. Cette culture nutritive aurait été un article commercial très prisé et crucial pendant les mois d’hiver difficiles. Si la répartition unique de la pomme de terre Four Corners a surpris les scientifiques et les chercheurs, les membres de la tribu locale s’en doutaient depuis le début.

La soeur perdue

La région de Mogollon Rim englobe le centre-sud de l’Arizona et s’étend vers l’est et le nord jusqu’aux montagnes Mogollon du Nouveau-Mexique. Des falaises de calcaire et de grès déchiquetées brisent les pins ponderosa, les pins pignons et les genévriers disséminés sur le terrain de haute altitude. S. jamesii est largement répandu sur le Rim : les plantes prospèrent dans les forêts de conifères et des milliers de petits tubercules peuvent pousser sous une seule canopée de pins pignons. Ces populations « non archéologiques » n’ont pas de lien avec des artefacts, deviennent assez grandes et sont réparties en continu dans l’habitat.

En revanche, les « populations archéologiques » de pommes de terre se trouvent à moins de 300 mètres des sites d’habitation anciens et ont tendance à être plus petites que dans la zone centrale de répartition de l’espèce. Les populations éparses et isolées du plateau du Colorado présentent une composition génétique qui ne s’explique que par la cueillette et le transport humains.

Pour se reproduire sexuellement, c’est-à-dire pour créer des graines viables, les fleurs doivent recevoir du pollen d’une autre plante possédant des facteurs génétiques spécifiques et compatibles. Sans le bon compagnon, les plantes se cloneront en poussant à partir de tiges souterraines pour créer une plante fille génétiquement identique. Sa capacité de clonage permet à S. jamesii de persister même lorsque les conditions sont loin d’être idéales. Elle fournit également une empreinte génétique marquant l’origine de chaque population. Cette signature est courante chez les pommes de terre transportées dans des endroits où il y a peu d’autres individus et persiste pendant des centaines de générations.

Les chercheurs ont recueilli des échantillons d’ADN de 682 plantes individuelles dans 25 populations de pommes de terre des Four Corners : 14 populations se trouvaient à proximité de sites archéologiques, tandis que 11 provenaient de zones non archéologiques de sa distribution naturelle. Les résultats ont montré que les populations de S. jamesii les plus diversifiées génétiquement étaient concentrées autour de Mogollon Rim. À l’inverse, les populations des sites archéologiques présentaient une diversité génétique réduite car les tubercules transportés ne contenaient peut-être qu’une fraction des gènes disponibles.

À la recherche des origines des populations archéologiques

Les auteurs ont découvert que les populations de S. jamesii de la vallée d’Escalante, dans le sud de l’Utah, ont deux origines différentes : l’une directement de la région de Mogollon Rim et l’autre liée à Bears Ears, Mesa Verde et El Morro. Ces sites archéologiques forment un corridor génétique suggérant que les peuples anciens transportaient les tubercules.

Malgré leur proximité géographique, quatre populations archéologiques autour de la vallée d’Escalante présentent des origines distinctes. Les signatures génétiques pourraient indiquer que les gens ont transporté des pommes de terre vers de nouveaux endroits à plusieurs reprises dans un passé lointain, selon un schéma correspondant probablement aux anciennes routes commerciales.

« La pomme de terre fait partie d’un vaste ensemble de biens qui étaient échangés dans ce vaste paysage culturel », a déclaré Louderback. « Pendant des millénaires, les habitants du sud-ouest ont participé aux réseaux sociaux, aux migrations et aux routes commerciales de la région. »

Ce qui est sûr, c’est que l’espèce a été transportée et cultivée loin de son centre de distribution naturel. Les scientifiques de la banque de gènes de pommes de terre de l’USDA ont échantillonné la génétique de la pomme de terre Four Corners pendant des décennies et ont été intrigués par la diversité des schémas génétiques le long de l’aire de répartition géographique.

« Nous nous interrogeons sur les schémas de distribution de la diversité génétique de Solanum jamesii », explique le Dr Alfonso del Rio, généticien végétal à l’Université du Wisconsin-Madison et à la Banque de gènes de pommes de terre du ministère américain de l’Agriculture et co-auteur de l’étude. « Nous n’étions pas certains que les humains avaient modifié son aire de répartition, mais nous avons maintenant des preuves qui le confirment. »

Les chercheurs interprètent le transport de la pomme de terre Four Corners comme les premiers stades de la domestication. Ils prévoient toutefois d’analyser des séquences génétiques spécifiques pour en savoir plus sur la tolérance au gel, le goût et la capacité de germination de la S. jamesii, entre autres, afin de comprendre si la pomme de terre a vraiment été domestiquée.

« Nous aimerions étudier des marqueurs génétiques spécifiques pour certaines caractéristiques souhaitables, comme la taille des tubercules et la tolérance au gel », a déclaré Pavlik. « Il est tout à fait possible que les peuples autochtones aient préféré certaines caractéristiques et aient ainsi essayé d’encourager les gènes favorables. »