文／鍾慧元
番茄是餐桌上最常看到的食物之一，你吃過幾種？吃過基改番茄嗎？或者你是傳統食物愛好者，不輕易嘗試新品種？這一篇從番茄的演化之路，讓我們了解科學家遺傳變異研究的精神，以及保種的意義。
我們現在吃的番茄，跟原生種類差了多遠？由美國霍華‧休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute）的研究員柴克瑞‧李普曼（Zachary Lippman）所率領的團隊最近在《細胞》期刊上發表了一篇報告，大規模地分析了100種番茄的基因體，包括從加拉巴哥群島找到的只會結橘色小漿果的野生植株，到普遍會加工做成番茄醬、番茄罐頭的商業品系。本篇報導開頭說：
Human appetites have transformed the tomato — DNA and all. After centuries of breeding, what was once a South American berry roughly the size of a pea now takes all sorts of shapes and sizes, from cherry-like to hefty heirloom fruit.
Human appetites have transformed the tomato ——DNA and all.
Appetite 是食慾，也是慾望和愛好，而transform是改變、改造。人類的慾望改變了番茄，誠然。DNA and all, 我們改變了番茄的DNA和番茄的其他種種。
After centuries of breeding, what was once a South American berry roughly the size of a pea now takes all sorts of shapes and sizes, from cherry-like to hefty heirloom fruit.
Century 是一個世紀、一百年，複數自然是好幾百年，所以after centuries of 就是經過了好幾百年，好幾百年的什麼？breeding，breeding是繁殖，也是育種、培育，此處指的是人為的選育繁殖。所以整句是指「經過了幾百年的人為選育之後」。
到底是什麼東西呢？看what後面寫什麼
接下來這句比較複雜，大致可以分成三個部分來看，在逗點之前，又可以從中間語氣轉折的地方，拆成what was once a South American berry roughly the size of a pea和now takes all sorts of shapes and sizes來看。前半講的是這個東西原本的模樣，後半講的是這東西現在的樣子。
前半句的what 是代名詞，這邊並不是最直白的「什麼」，而是指某一個東西，那到底是什麼？接下去的部分就是在形容那個東西。was once，用過去式表示那是以前，once是一次、也是曾經、昔日的意思，was once代表這個東西過去曾經是某個模樣或某個狀態，但現在已經不再是了。A South American berry 很明白，就是「一種南美洲的漿果」，berry我們會直覺聯想到莓果，像是草莓啦、藍莓啦，但其實berry是指小的、沒有硬核種子的漿果，咬下去會噴汁的大概就沒錯。Roughly是rough的形容詞，這邊不是做粗暴使用，而是指粗略的、大概的，形容的是後面的the size of a pea。Size是尺寸、大小，the size of pea是跟pea差不多大小，pea是豌豆，指這個東西的大小就跟豌豆差不多。
整句下來，就是「以前只有豌豆大小的南美洲漿果」。
後半的now takes all sorts of shapes and sizes，now當然是指這種植物「現在」的狀態，take這個字有非常多意思，這裡當然不是「拿」，而是「產生」、「變成」，all sorts of 是「各式各樣的」，shapes and sizes自然就是形狀和大小，整句就是「現在有了各式各樣的形狀和大小。」
番茄的演化之路是from（從）哪裡to（走到）哪裡呢
最後一句from cherry-like to hefty heirloom fruit. From……to……是指一個範圍，從哪裡到哪裡，cherry-like是像櫻桃一樣，後面的hefty是粗壯的、肌肉發達的，番茄當然不可能肌肉發達啦，所以指的就是這種番茄很大顆、肉很多。
heirloom這個字很有趣，原本是「傳家寶」、「祖傳遺物」，這幾年美國興起一波尋找家傳品系作物的風潮，最常見的就是heirloom tomato, 也就是家傳的番茄品系，而不是那種市場上到處可見、長得都差不多味道也差不多的商業品種。
把以上三個句子結合起來看，就是：
「經過了幾百年的人為選育之後，以前只有豌豆大小的南美洲漿果，現在竟然有了各式各樣的形狀和大小，從像櫻桃的那樣的、到果肉飽滿的祖傳品系番茄都有。」簡單幾句話，交代了番茄這幾百年人為干涉的結果。
前幾年美國掀起了一陣尋找祖傳品系作物的風潮，其中很受矚目的就是番茄。因為這種作物栽種容易、用途多樣，有院子的人家裡可能都會種個幾棵，而祖傳番茄的定義是，雖然是人為栽種，但開花與結果並沒有經過人為干預，而是由自然力量授粉、結果所傳下來的品系。
現代為了方便運輸與加工，又要追求賣相，商業栽培者紛紛尋求果實比較硬、比較耐放的品系、或者顏色鮮艷好看的品系，但這類品系的滋味可能沒那麼豐富，還不如小時候那些其貌不揚或大小不一、滋味也各異的番茄那麼好吃或有「番茄味」。
其實育種專家也希望盡可能保留雜交較少的番茄品系，因為這些品系的DNA中可能隱藏著其他抗病、抗蟲、耐旱或是耐冷熱之類的基因，若是能夠保存番茄基因的多樣性，就更有機會培育出更多樣、更有機會適應未來環境變化、或是符合其他需求的新品系。
回頭來看看這些遺傳學家的研究。
研究突變的科學家，通常都是聚焦於比較小、比較容易處理的突變，也就是換掉DNA的ACTG四個鹼基的其中一個。但DNA攜帶的訊息是儲存在其結構（排列順序）而不是在鹼基本身。所以結構性的突變，可以造成性狀的改變。
科學家會使用名為DNA定序的技術，解讀出鹼基的排列順序，藉此辨識突變，但這項技術自有局限性，難以解碼較長的DNA片段。李普曼團隊運用一種名為「長片段定序」（long-read sequencing）的技術，辨識出現代的番茄基因體中有超過20萬個結構性突變。他們研究的不是單純的鹼基替換，而是將長片段的DNA複製、刪除、插入或移動到另一處，以改變整個DNA的結構，造成所謂的結構性變異。
李普曼將「長片段定序」比喻為利用全景窗口查看基因組的大部分。他們不但找出了這些突變，還確認了這些突變的功能。
像是他們已經明確辨識出能改變果實大小的基因，並且用實驗證明，如果幫這個基因多增加幾個複本，就能讓結出來的果實增大30%。而他們也證實，如果想要把某個主要收穫性狀育加到現代的番茄上，會需要同時有4個結構性突變。
這是目前在植物的遺傳變異研究方面範圍最廣、最全面性的一篇研究，過去的研究早就已經證明這類變異存在於植物的基因體中，但一直沒有人提出有效率的辦法去找出這些基因、並研究這些基因的影響。李普曼團隊的成果，為番茄的品種改良帶來了非常關鍵的資訊。以後育種者將可針對自己想要的性狀，作更精確也更省時省力的培育。
這是科學上的突破，但若真的運用在育種上呢？你會想要選擇由大自然選育的祖傳番茄，還是基因工程培植的完美番茄？話說回來，什麼又是完美的番茄？其他作物呢？下次去市場買番茄的時候，我可有得想了。
【相關資訊】
原始報導出自霍華‧休斯醫學研究所，由《每日科學》轉載
https://www.hhmi.org/news/tomatos-hidden-mutations-revealed-in-study-of-100-varieties
《每日科學》
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200617150015.htm
研究報告：
農傳媒專欄作者／鍾慧元自由譯者、國家地理雜誌資深特約編輯，輔仁大學中文系、愛丁堡大學東亞學系碩士。大地無條件支持所有生命，而農業實為一切的基礎。希望能認識這塊土地上更多故事，也分享其他國家的故事。 |
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July 02, 2020 at 06:15AM
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