Sie sagen Tomate, diese Wissenschaftler sagen Evolutionsgeheimnis

Biologen an der University of Massachusetts Amherst haben Hinweise auf evolutionäre „Syndrome“ – Merkmale, die gemeinsam auftreten – gefunden, die erklären, wie Tomaten ihre charakteristische Mischung aus Farbe, Süße, Säure und Aroma entwickelt haben.

Die Forschung wird durch zwei kürzlich in veröffentlichten Arbeiten dargestellt Pflanzen, Menschen, Planet Und Das American Journal of Botanywirft nicht nur ein Licht auf die Entwicklung von Früchten in freier Wildbahn, sondern wird auch für Bemühungen zur Verbesserung der Nutzpflanzen wertvoll sein, die auf die Züchtung nährstoffreicherer und ansprechenderer Obstsorten abzielen.

„Haben Sie schon einmal eine frische Tomate in der Hand gehalten und sich gefragt, warum sie gut aussieht, gut riecht und köstlich schmeckt?“ fragt Jacob Barnett, Doktorand der Organismen- und Evolutionsbiologie an der UMass Amherst und Hauptautor der Artikel. Es stellt sich heraus, dass die saftigen, roten Tomaten mit ihrem einzigartigen Geschmack eine lange und umständliche Evolutionsgeschichte haben.

Barnett und seine Co-Autoren, darunter Ana Caicedo, Professorin für Biologie an der UMass Amherst, wandten sich an die Verwandten unserer modernen Tomaten, einer Gruppe mehrerer Wildarten, die an der Westküste Südamerikas von Chile bis Ecuador wachsen, um dies zu untersuchen Frage. Und diese wilden Arten haben nichts mit dem zu tun, was Sie heute in Ihrem Sandwich oder Salat finden würden.

„Zum einen sind sie winzig“, sagt Barnett, „ungefähr so ​​groß wie eine Blaubeere. Und die meisten von ihnen sind grün, wenn sie reif sind. Viele riechen nach Äpfeln, Melonen oder sogar Gurken, und einige von ihnen schmecken schrecklich.“

Wie kamen wir also von einer winzigen, grünen, schrecklich schmeckenden und nach Melone riechenden Frucht zu der erhabenen Mischung aus Farbe, Süße, Säure und Umami, die Tomaten in Nudelsaucen, Salaten und Pizzen so beliebt macht?

Es stellt sich heraus, dass Früchte in freier Wildbahn dazu neigen, eine Reihe von Merkmalen aufzuweisen, die zusammen auftreten, was Biologen als Syndrome bezeichnen. Viele Früchte sind beispielsweise klein, bunt und enthalten viel Zucker. Es war jedoch schwierig, Beweise für evolutionäre Syndrome bei Wildtomaten zu sammeln, da bisher kein Forscher alle Wildtomatenarten gleichzeitig angebaut hatte.

„Diese beiden Studien sind die ersten, die Fruchtmerkmale aller Arten in der gesamten Tomatengruppe untersuchen“, sagt Caicedo. „Wir konnten eine umfassende Geschichte darüber erzählen, wie Wildtomaten im Vergleich zueinander und zu unseren modernen, kultivierten Sorten abschneiden.“

Ein Teil dieser Geschichte dreht sich um die Sammelbemühungen von Charles Rick von der University of California Davis, der in den 1950er und 1960er Jahren durch Südamerika reiste, Samen von Wildarten sammelte und sie zum späteren CM Rick Tomato Genetics Resource Center zurückbrachte. Barnett und Caicedo erwarben Samen von 13 Wildtomatenarten sowie Samen mehrerer Varianten innerhalb jeder Art und bauten sie dann auf der UMass Crop and Animal Research and Education Farm in South Deerfield, Massachusetts, an.

Als sie ausgewachsen waren, waren die Pflanzen „wild und dürr“, sagt Caicedo, und irgendwann musste sich Barnett mit einer Machete durch sie hindurchhacken, um ihre Früchte und Blätter zu sammeln. Zurück im Labor scannte das Team die Früchte auf Farbe und Form, maß den Zucker- und Säuregehalt und analysierte die DNA in den Blattproben. Mit Hilfe von Co-Autorin Denise Tieman, wissenschaftliche Assistenzprofessorin an der University of Florida, maß und klassifizierte Barnett die flüchtigen organischen Verbindungen jeder Probe – die Chemikalien, die für den Geruch der Tomaten verantwortlich sind.

Das Team entdeckte nicht nur, dass Geruch, Geschmack und Farbe syndromatisch sind, sondern auch, dass es das gibt, was Barnett ein „ehrliches Signal“ nennt – eine Übereinstimmung zwischen dem äußeren Erscheinungsbild der Tomate und dem inneren Nährstoffgehalt. Diese Übereinstimmung stützt eine kontroverse Hypothese, dass Tierpräferenzen die Entwicklung von Fruchtsyndromen beeinflusst haben, da Tiere bestimmte Früchte anderen vorziehen, wenn sie lernen, das Aussehen der Früchte mit ihrer einzigartigen Nährstoffbelohnung in Verbindung zu bringen.

Die kleinen, grünen, nach Melone riechenden Früchte werden möglicherweise von kleinen Säugetieren bevorzugt, während die süßen, farbigen Tomaten wahrscheinlich die Favoriten von Vögeln sind. Wie es dazu kam, dass Menschen die von Vögeln geliebten Tomaten bevorzugten, ist ein Rätsel, das noch nicht geklärt ist. Tatsächlich benötigen wir, wie die Autoren betonen, mehr Feldstudien, um zu bestätigen, welche Tiere welche Früchte fressen: „Derzeit gibt es keine systematischen Daten darüber, welche Tiere wilde Tomatenfrüchte fressen.“