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，結果一共發現了超過20萬個變異。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.
接著我們一句句來看這段報導：
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。
人類選育的商業品系番茄在貯運、產量等方面表現優秀，成為更能普及的食材。（圖片來源／amirali mirhashemian on Unsplash）
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。
科學研究能帶來「完美」番茄嗎？
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。
番茄的原始身世可能找到抗病蟲害基因。（圖片來源／Anda Ambrosini on Unsplash）
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，還是基因選種培植的完美番茄？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。
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原始報導出自霍華‧休斯醫學研究所，由《每日科學》轉載
《每日科學》
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。 |