@ 2015.07.06 , 15:00

感谢毛毛虫,让我们能吃上芥末

[-]一只菜粉蝶的毛毛虫。数千万年,这些小动物们和他们啃噬的植物进行着演化军备竞赛。最终结果是:我们人类利用他们做调味品时爆发风味的“芥子油炸弹”。提供:Roger Meissen/Bond LSC

下次当你在寿司上蘸青芥末或者在热狗上涂黄芥末,花片刻感谢毛毛虫。听起来似乎不太现实,但这些小动物在创造调味品强烈刺激味道的过程中扮演了关键性角色。

原来,这些调味品的口味是几百万年来植物和毛毛虫生存格斗的结果。在本月发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文里,一组科学家探索了毛虫到底如何驱使植物制造人类觉得美味的化学物质。

克里斯·皮雷,密苏里大学植物演化生物学家和研究的主要作者之一解释道:这是通过所谓的演化军备竞赛发生的。其工作原理非常像军事军备竞赛——重复升级更以得到更好的武器或防御——但是在史诗般的时间尺度上。在这种情况下敌对双方是菜粉蝶的幼虫和十字花目植物,包括今天的卷心菜,辣根,羽衣甘蓝和芥菜。

所以,事情是这样发生的:大约九千万年前,皮雷解释说,这些蔬菜的祖先演化出防御措施以保护自己不被昆虫吃掉:他们开始制造叫做硫代葡萄糖苷的化合物。“大多数虫子不喜欢它,它是有毒的,”皮雷说,“吃下去就翻肠倒胃。”

硫代葡萄糖苷是的芥子油的主要成分,为简单起见,我们姑且称之为防守,皮雷叫它“芥子油炸弹”。

快进一千万年,军备竞赛升级了。毛毛虫演化出一种蛋白质使他们能够破解芥末油炸弹——他们“学会了吃芥末”而不生病,皮雷说。有了这个其他昆虫都碰不得的新食物来源,菜粉蝶演变出几个能吃芥末油植物的不同物种。

寻找对策的时间。为了打击他们多样化的新害虫,“植物制造出更花俏的炸弹,”皮雷说。也就是说,一些植物开始使用不同的氨基酸成分来制造新的硫代葡萄糖苷。

[-]一只白色小菜粉蝶(Pieris rapae)在一株钻果大蒜芥上纷飞(Sisybrium officinale )。Tom Blackwell/Flickr

一旦安全无天敌,新卷心菜品种演化了。但随后蝴蝶也回应了:更多的毛毛虫学会如何化解芥子油炸弹的这种新风味,进而演化为更多的物种。因此,一个更炫的芥子油炸弹在卷心菜里演化了……再然后,一些菜粉蝶演化成无论如何都能吃它们。

军备竞赛并不是一个新故事。几年前菜粉蝶和卷心菜之间的战争被描述为共同演化的一个例子:一个物种的演化意味着另一个相互作用的物种必须跟上脚步。没人知道的是升级是如何或何时发生的。

为了弄清这一点,皮尔斯和他的团队取得了植物和蝴蝶两者的演化家族树。当他们将之并列排开时,军备竞赛骤然清晰了。当植物演化出芥子油炸弹,它们的演化树分支出更多的物种。当蝴蝶演化出防御,它们的演化树分支。每组都是对对手的清楚回应。而且他们实现这些升级的方式有些奇怪:不仅是调整他们已有的基因,参与战斗人员制作了他们基因的全新副本——或者在某些情况下他们的整个基因组。这是自然界里一个相当巧妙的技巧。

那么,这和调味品都有什么关系呢?

我们人类碰巧觉得硫代葡萄糖苷是美味的。这些化合物——有几百种——发出含有它们的植物的独特气味和风味。许多硫代葡萄糖苷属于十字花科蔬菜,它们就是从演化树扩展时期那些古代卷心菜演化来的。

“芥子至少有两个感官特性:烧和苦,” 丹妮尔·里德通过电子邮件告诉NPR《盐》。她在莫耐尔化学感官中心研究味觉。里德解释道,具有“烧”的感官属性的硫代葡萄糖苷在像芥末这样的植物中发现,而那些有“苦”属性的则在西兰花等植物中发现。

“在许多植物里有硫代葡萄糖苷的鸡尾酒,而它们确实有助于提升整体风味,”里德说。虽然许多其他化合物有助于萝卜、花椰菜的风味,硫代葡萄糖苷提供了主调。

对我们来说,它的工作原理就像它对付毛毛虫一样。当我们切或□□这些植物,就发生防御化学反应。硫代葡萄糖苷被变成其他化合物:芥子油炸弹。我们把这个炸弹体验为味觉爆炸。

而人类已经学会了把最引人注目的风味注入调味品。青芥、辣根和黄芥的尖锐味道存在要感谢植物几百万年来专注于赶走掠食的毛毛虫。

“你认为植物为什么会有香料或根本有任何风味?这不是为了我们,”皮雷说。“他们是有功能的。所有这些风味都是演化。”

[via npr]


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