Obwohl dies Jahrhunderte dauerte, bevor die Menschen etwas über Gene wussten, Mutation und Vererbung, Bauern in Mesoamerika (wo wahrscheinlich zuerst Tomaten angebaut wurden) wussten, dass das Pflanzen von Samen dieser speziellen Pflanze ihnen größere Tomaten geben könnte. Und genau das haben sie getan.

Bis Anfang 16 ^NS Jahrhundert, die Spanier brachten das, was wir heute als Beefsteak-Tomate kennen, nach Europa, und von dort, die Pflanze verbreitete sich bald auf der ganzen Welt. Es war erst letzten Monat, obwohl, als ein Team von Wissenschaftlern in Naturgenetik , dass wir erfahren haben, wie das ursprüngliche Beefsteak überhaupt so groß wurde.

„Wir haben eine Reihe von Genen und einen Kontrollmechanismus gefunden, der bestimmt, wie viele Stammzellen in der Pflanze produziert werden. “ sagt Dr. Zach Lippman, Associate Professor am Cold Spring Harbor Laboratory und der korrespondierende Autor der Studie. „[Jetzt] verstehen wir die grundlegenden Teile des Kontrollsystems.“

In einfachsten Worten, Tomaten und alle anderen blühenden Pflanzen haben eine Reihe von Genen, die die Stammzellproduktion regulieren. Eines dieser Gene fördert die Stammzellproduktion, während der andere, bekannt als CLAVATA, hemmt es. Die beiden finden im Allgemeinen eine glückliche Balance, was zu einer „genau richtigen“ Menge an Stammzellen führt. Mit zu wenig, die Pflanze würde nicht genug wachsen; mit zu vielen, es würde zu einem chaotischen Durcheinander anwachsen.

Laut Lippmann, Dieser genetische Mechanismus, der die Stammzellen reguliert, funktioniert eher wie ein Zifferblatt als ein Lichtschalter. Unterdrücken Sie das CLAVATA-Gen ein wenig und Sie erhalten mehr Stammzellen; etwas weiter unterdrücken, und Sie erhalten noch mehr Stammzellen. Bei der Beefsteak-Tomate Die genetische Mutation, die den Mesoamerikanern auffiel, drehte zufällig dieses Stammzellen-Zifferblatt, so dass die Pflanzen größere Tomaten züchteten, aber ansonsten keine negativen Auswirkungen hatten.

Seien Sie sich bewusst, dass wir uns in einem goldenen Zeitalter der riesigen Kürbisse befinden. Der Weltrekord wurde jedes Jahr außer einem seit 1998 gebrochen, während dieser Zeit ging es sprunghaft von 1 061 Pfund zu den erstaunlichen 2 des letzten Jahres, 323-Pfund-Exemplar aus der Schweiz.

Da alle blühenden Pflanzen denselben Regulationsmechanismus für Stammzellen verwenden, Aufgrund dieser Ergebnisse fragen sich Lippman und seine Kollegen, ob dieses genetische Stammzellzifferblatt in anderen Pflanzen angepasst werden könnte. Wie in, Wird es Züchtern und Wissenschaftlern helfen, die Erträge anderer wichtiger Nahrungspflanzen zu steigern, wenn man weiß, warum Beefsteak-Tomaten so enorm sind?

Bei etwas wie Mais, die Antwort scheint vielleicht zu sein – obwohl andere Faktoren die Dinge komplizieren.

CLAVATA reguliert Stammzellen im „Ohrmeristem“ der Maispflanze, “, das ist das Gewebe, das sich schließlich zu einer Maiskolben entwickelt. Die Unterdrückung des Einflusses von CLAVATA würde in der Tat die Anzahl der Stammzellen in diesem Ohrmeristem erhöhen und möglicherweise zu einer größeren Ähre führen. sagt Dr. David Holding, ein außerordentlicher Professor an der University of Nebraska-Lincoln, der mit Lippmans Forschung vertraut ist. Aber der Hauptgrund für den enormen Maisertrag, er sagt, ist die enge, effiziente Anordnung von Reihen und Körnern am Ohr, nicht die Gesamtgröße des Ohrs.

Erhöhung der Stammzellen im Meristem, Holding spekuliert, würde wahrscheinlich „morphologische Unterschiede einführen, die zu einer abnormalen Ohrform führen, was die Fähigkeit der Ähre verringert, die Kerne so fest zu packen.“

Zur selben Zeit, einer von Lippmans Kollegen am Cold Spring Harbor Laboratory, Dr. Dave Jackson, hat auch Forschungsergebnisse veröffentlicht, die zeigen, dass Veränderungen an stammzellregulierenden Genen in Mais kann gib uns das Beste aus beiden Welten:größere Ohren mit regelmäßiger, gerade Reihen. (Jackson und Lippman betonen beide, wie wichtig die Feinabstimmung ist, wenn es um die Zunahme der Stammzellen im Meristem geht. Während eine schwere Hand sicherlich schlecht für die Pflanze ist, das Recht, eine leichte Berührung scheint die Fruchtgröße und den Ertrag zu steigern.)

„Das Wissen um diese Pfade ist für alle Nutzpflanzen sehr relevant, “ sagt Jackson, der glaubt, dass dieses sich entfaltende Verständnis der Regulation pflanzlicher Stammzellen tatsächlich dazu beitragen könnte, die Nahrungsmittelproduktion in der Zukunft anzukurbeln.

Dr. Zach Lippman mit seinem Riesenkürbis, 2007

Keine Diskussion über große Gemüse wäre vollständig, obwohl, ohne über WIRKLICH großes Gemüse zu sprechen. Und interessanterweise wäre da nicht der Sport des Riesenkürbisanbaus, Die Menschheit tappt vielleicht immer noch im Dunkeln über den CLAVATA-Mechanismus, den Lippman und seine Kollegen gerade beschrieben haben.

„Ich würde jetzt nicht hier sitzen und diese Forschung machen, die ich mache, wenn ich nicht mit 13 angefangen hätte, riesige Kürbisse anzubauen. “ sagt Lippmann, der von einem Pfadfinderführer darauf eingeführt wurde.

Seien Sie sich bewusst, dass wir uns in einem goldenen Zeitalter der riesigen Kürbisse befinden. Der Weltrekord wurde jedes Jahr außer einem seit 1998 gebrochen, während dieser Zeit ging es sprunghaft von 1 061 Pfund zu den erstaunlichen 2 des letzten Jahres, 323-Pfund-Exemplar aus der Schweiz.

Soweit Lippman weiß, Niemand hat untersucht, ob riesige Kürbisse einen Teil ihrer großartigen Größe der gleichen CLAVATA-Mutation verdanken, die uns Beefsteak-Tomaten gegeben hat. Da aber auch Riesenkürbisse das CLAVATA-Gen nutzen, um die Stammzellproduktion zu regulieren, es scheint möglich, dass die Manipulation Kürbisse noch größer machen könnte.

Eine Möglichkeit, das CLAVATA-Rad zu drehen, wäre die Verwendung derselben hochmodernen Genbearbeitungstechnik, die Anfang dieses Jahres von chinesischen Wissenschaftlern kontrovers verwendet wurde, um nicht lebensfähige menschliche Embryonen zu modifizieren. Das ist an dieser Stelle rein hypothetisch. Lippmann, deren zukünftige Forschung sich weiterhin mit anderen Aspekten der Stammzellregulation in Tomaten befassen wird, kicherte bei dem Gedanken, Forschungsgelder zu suchen, um einen noch größeren Kürbis gentechnisch zu verändern. Aber wenn er das Geld erzwingen könnte, es würde Spaß machen, er sagt.

„Ich denke, es [wäre] ein interessantes Experiment, nur als Prinzipbeweis, “ sagt Lippmann, und gleichzeitig die misstrauische Haltung der Öffentlichkeit gegenüber genetischen Veränderungen anerkennen. „[Aber] es würde die Leute wahrscheinlich in die falsche Richtung reiben, und das würde ich verstehen.“

Mehrere riesige Gemüsebauern kontaktiert von Moderner Bauer waren offen für die Idee gentechnisch veränderter Giganten.

„Ich denke, es wäre ziemlich cool, “ sagt Andy Wolf, Präsident des Great Pumpkin Commonwealth, die Weltrekorde für Riesenkürbisse und anderes Gemüse sanktioniert. „Die meisten Jungs experimentieren mit etwas … versuchen, allen anderen einen Vorteil zu verschaffen.“

Wenn dieser Vorteil durch Gentechnik erreicht würde, Wolf würde damit keinen persönlichen Streit haben. In der Open-Source-Kultur der Riesenkürbisse, er addiert, Züchter tauschen regelmäßig Samen aus, Tipps und Informationen. Wenn ein CLAVATA-angepasster Riesenkürbis auf die Bühne platzen und den Weltrekord brechen würde, Das nächste Jahr, Züchter auf der ganzen Welt würden seine Samen verwenden. Und so würde sich der stetige Marsch des Riesenkürbis-Fortschritts fortsetzen.

Kommen wir nun zur Tomate zurück. Letzten Herbst, als Lippman et al. bereiteten ihre Arbeit vor, ein Mann aus Ely, Minnesota, namens Dan MacCoy brach einen 28 Jahre alten Weltrekord, indem er eine 8,41 Pfund schwere Tomate anbaute. Die Zucht, genannt Big Zac, wurde durch die Kreuzung von zwei verschiedenen Erbstück-Beefsteak-Tomaten entwickelt.

MacCoy hat in dieser Saison bereits 11 weitere Big Zac-Pflanzen. Er glaubt, dass eine neue Beschneidungstechnik, die er letztes Jahr entwickelt hat, der Schlüssel zur Überwindung der gewaltigen 10-Pfund-Barriere der Tomatenwelt sein könnte. Aber wenn Wissenschaftler in einer Big-Zac-Tomatenpflanze das Zifferblatt der Stammzellen genau so drehten, MacCoy wäre "sicher" ein Spiel, um es auszuprobieren.

„Ich bin ein ziemlich einfacher Gartengärtner, " er sagt. „Ich gehe nicht so sehr in den wissenschaftlichen Teil ein… Was auch immer die größten Früchte trägt, funktioniert für mich.“

Dieser Ansatz funktionierte für diesen heute vergessenen Bauern in Mesoamerika, auch – denen die ganze Welt zu großem Dank verpflichtet ist.