科学家说西红柿的进化之谜 _科学

成熟野生番茄果实的表型多样性。(a–h)水果横切面扫描，显示具有色度、色调、亮度和果皮面积比的最小和最大值的水果:(a)茄LA2153 ， (b)茄LA0528，(c)茄LA0111，(d)茄LA2157，(e)番茄变种BGV008189，(f)茄LA1474 ， (g)茄LA2157，(h)(I–o)选择照片，突出整个进化枝的变异范围:(I)茄属茴芹LA0373 ， (j) S. galapagense LA0528 ， (k) S. arcanum LA2157，(l)刺萼茄LA2329，(m)茄子LA0428，(n)秘鲁茄LA1474，(pennellii LA2963 。比例尺代表10 mm .信用:植物，人，星球(2023) 。DOI: 10.1002/ppp3.10399
据马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校：马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的生物学家发现了进化“综合征”的证据，这些综合征是一起出现的一系列特征，有助于解释西红柿最初是如何进化出其独特的颜色、甜味、酸味和香味的。
这项研究由最近发表在《植物》、《人》、《星球》和《美国植物学杂志》上的两篇论文代表，不仅揭示了水果在野外如何进化，而且对旨在培育更有营养和吸引力的水果品种的作物改良工作也很有价值。
“你有没有把一个新鲜的西红柿捧在手里，想知道为什么它看起来很好，闻起来很香，吃起来很好吃？”雅各布·巴尼特问道，他是马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校生物和进化生物学专业的研究生，也是论文的第一作者。事实证明，多汁的红色番茄及其独特的风味有着漫长而曲折的进化史。
Barnett和他的合著者，包括UMass Amherst的生物学教授Ana Caicedo，转向我们现代番茄的亲戚，即生长在从智利到厄瓜多尔的南美洲西海岸的几个野生物种，来探索这个问题。这些野生物种与你今天在三明治或沙拉中发现的完全不同。
“首先，它们很小， ”巴尼特说，“只有蓝莓那么大。而且大部分熟了都是绿色的。许多闻起来像苹果、甜瓜甚至黄瓜，其中一些味道很糟糕。”
那么，我们是如何从一个小小的、绿色的、味道糟糕的、闻起来有甜瓜味道的水果，变成色、甜、酸和鲜味完美融合的水果，让番茄在意大利面酱、沙拉和披萨中如此受欢迎的呢？
事实证明，野生水果往往有几组共同出现的特征，生物学家称之为综合征。例如，许多水果很?。?颜色鲜艳，含糖量高。但是野生番茄进化综合症的证据很难收集，因为以前没有研究人员同时种植所有种类的野生番茄。
“这两项研究首次着眼于整个番茄群体中所有物种的果实性状， ”凯塞多说。“我们已经能够全面地讲述野生番茄之间以及与我们现代栽培品种之间的比较。”
这个故事的一部分涉及加州大学戴维斯分校的查尔斯·里克的收集工作，他在20世纪50年代和60年代穿越南美洲，收集野生物种的种子，并将它们带回后来成为C.M .里克番茄遗传资源中心的地方。Barnett和Caicedo从13种野生番茄中获得了种子，以及每个物种中多个变种的种子，然后在马萨诸塞州南迪尔菲尔德的UMass作物和动物研究和教育农场种植它们。
凯塞多说，成熟后，这些植物“又野又乱” ，有一次，巴尼特在采集它们的果实和叶子时，不得不用大砍刀砍出一条路来。回到实验室，研究小组扫描了水果的颜色和形状，测量了糖和酸的含量，并分析了叶子样本中的DNA 。在合著者、佛罗里达大学研究助理教授丹尼斯·蒂曼的帮助下，巴尼特测量并分类了每个样本的挥发性有机化合物——负责西红柿气味的化学物质。
研究小组不仅发现气味、味道和颜色是综合征，他们还发现了巴尼特所说的“诚实信号”——番茄的外观和内部营养成分之间的匹配。这一匹配支持了一个有争议的假设，即动物的偏好塑造了水果综合征的进化，因为如果动物学会将水果的外观与其独特的营养回报联系起来，它们会选择一些水果而不是其他水果。
小型哺乳动物可能更喜欢这种小的、绿色的、有甜瓜气味的水果，而甜的、有颜色的西红柿可能是鸟类的最爱。人类是如何偏爱鸟类喜爱的西红柿的，这是一个有待解开的谜。事实上，正如作者指出的，我们需要更多的实地研究来确认哪些动物在吃哪些水果:“目前没有关于哪些动物吃野生番茄果实的系统数据。”