Även om det var århundraden innan folk visste något om gener, mutation och ärftlighet, bönder i Mesoamerika (där tomater troligen först odlades) visste att plantering av frön från just denna växt kan ge dem större tomater. Och det är precis vad de gjorde.
I början av 16
th
århundrade, spanjorerna tog med vad vi nu känner som bifftomaten till Europa, och därifrån, växten spred sig snart över världen. Det var inte förrän förra månaden, fastän, när ett team av forskare publicerade en artikel i Naturgenetik , att vi lärde oss hur den ursprungliga biffsteken blev så stor från början.
"Vi har hittat en serie gener och en kontrollmekanism för att bestämma hur många stamceller som produceras i växten, ” säger Dr Zach Lippman, docent vid Cold Spring Harbor Laboratory och motsvarande författare på studien. "[Nu] förstår vi de grundläggande delarna av kontrollsystemet."
I de enklaste termerna, tomater och alla andra blommande växter har uppsättningar av gener som reglerar stamcellsproduktionen. En av dessa gener uppmuntrar stamcellsproduktion, medan den andra, känd som CLAVATA, hämmar det. De två har i allmänhet en lycklig balans, vilket resulterar i en "lagom" mängd stamceller. Med för få, växten skulle inte växa tillräckligt; med för många, det skulle växa till en kaotisk röra.
Enligt Lippman, denna genetiska mekanism som reglerar stamceller fungerar som en urtavla snarare än en ljusströmbrytare. Tryck ner CLAVATA-genen lite och du får fler stamceller; förträng det lite längre, och du får ännu fler stamceller. När det gäller bifftomaten, den genetiska mutationen som fångade mesoamerikanernas blick vände slumpmässigt på denna stamcellsurtavla så att plantorna växte större tomater men inte drabbades av negativa effekter i övrigt.
Var medveten om att vi befinner oss i en guldålder av gigantiska pumpor. Världsrekordet har slagits varje år utom ett sedan 1998, under vilken tid det rasade från 1, 061 pund till förra årets häpnadsväckande 2, 323-pund exemplar från Schweiz.
Eftersom alla blommande växter använder samma stamcellsregleringsmekanism, Dessa fynd har fått Lippman och hans kollegor att undra om denna genetiska stamcellsurtavla skulle kunna justeras i andra växter. Som i, kommer att veta varför bifftomater är så enormt hjälpa uppfödare och forskare att öka avkastningen i andra viktiga livsmedelsgrödor?
När det gäller något som majs, svaret verkar vara kanske – även om andra faktorer komplicerar saker och ting.
CLAVATA reglerar stamceller i majsväxtens "öronmeristem, ” vilket är den vävnad som så småningom utvecklas till ett majsöra. Att undertrycka CLAVATAs inflytande skulle verkligen öka antalet stamceller i detta öronmeristem och potentiellt resultera i ett större ax, säger Dr. David Holding, en docent vid University of Nebraska-Lincoln som är bekant med Lippmans forskning. Men den främsta drivkraften bakom majsens enorma skörd, han säger, är det tajta, effektivt arrangemang av rader och kärnor på örat, inte örats totala storlek.
Ökning av stamceller i meristemet, Holding spekulerade, skulle förmodligen "införa morfologiska skillnader som resulterar i onormal öronform, vilket minskar örats förmåga att packa kärnorna så tätt.”
På samma gång, en av Lippmans kollegor vid Cold Spring Harbor Laboratory, Dr Dave Jackson, har också publicerat forskning som visar att förändringar i stamcellsreglerande gener i majs burk ge oss det bästa av två världar:större öron med vanliga, raka rader. (Jackson och Lippman betonar båda vikten av att finjustera när det gäller att öka stamcellerna i meristemet. Även om en hård hand verkligen är dåligt för växten, den rätta, lätt beröring verkar öka fruktens storlek och avkastning.)
"Kunskapen om dessa vägar är mycket relevant för alla grödor, säger Jackson, som tror att denna växande förståelse för reglering av växtstamceller verkligen skulle kunna bidra till att öka livsmedelsproduktionen i framtiden.
Dr Zach Lippman med sin jättepumpa, 2007
Ingen diskussion om stora grönsaker skulle vara komplett, fastän, utan att prata om RIKTIGT stora grönsaker. Och intressant nog, om det inte vore för sporten att odla jättepumpa, mänskligheten kan fortfarande vara i mörkret om CLAVATA-mekanismen som Lippman och hans kollegor just beskrev.
"Jag skulle inte sitta här just nu och göra den här forskningen som jag gör om jag inte hade börjat odla jättepumpor när jag var 13, säger Lippman, som introducerades till det av en scoutledare.
Var medveten om att vi befinner oss i en guldålder av gigantiska pumpor. Världsrekordet har slagits varje år utom ett sedan 1998, under vilken tid det rasade från 1, 061 pund till förra årets häpnadsväckande 2, 323-pund exemplar från Schweiz.
Så vitt Lippman vet, ingen har undersökt om jättepumpor har en del av sin stora storlek att tacka samma CLAVATA-mutation som gav oss bifftomater. Men eftersom jättepumpor också använder CLAVATA-genen för att reglera stamcellsproduktion, det verkar möjligt att manipulering av den kan göra pumpor ännu större.
Ett sätt att vrida på CLAVATA-ratten skulle vara att använda samma banbrytande genredigeringsteknik som kontroversiellt användes tidigare i år av kinesiska vetenskapsmän för att modifiera icke-livsdugliga mänskliga embryon. Det är rent hypotetiskt vid det här laget. Lippman, vars framtida forskning kommer att fortsätta att titta på andra aspekter av stamcellsreglering i tomater, skrattade åt tanken att söka forskningsfinansiering för att genmanipulera en ännu större pumpa. Men om han kunde bråka om pengarna, det skulle vara kul, han säger.
"Jag tror att det [skulle vara] ett intressant experiment, bara som ett principbevis, säger Lippman, samtidigt som man erkänner allmänhetens nyfikenhet kring genetisk modifiering. "[Men] det skulle förmodligen gnugga folk på fel sätt, och det skulle jag förstå."
Flera gigantiska grönsaksodlare kontaktade av Modern bonde var öppna för idén om genmanipulerade jättar.
"Jag tror att det skulle vara ganska coolt, säger Andy Wolf, president för Great Pumpkin Commonwealth, som sanktionerar världsrekord för jättepumpor och andra grönsaker. "De flesta killar experimenterar med något... försöker få ett försprång på alla andra."
Om den fördelen skulle komma genom genteknik, Wolf skulle inte ha en personlig käbbla med det. I öppen källkodskultur av gigantiska pumpor, han lägger till, odlare byter regelbundet frön, tips och information. Om en CLAVATA-justerad jättepumpa skulle spränga in på scenen och slå världsrekordet, nästa år, odlare över hela världen skulle använda dess frön. Och därmed skulle den stadiga marschen av gigantiska pumpaframsteg fortsätta.
Låt oss nu återgå till tomaten. Förra hösten, som Lippman et al. förberedde sina papper, en man från Ely, Minnesota, heter Dan MacCoy slog ett 28 år gammalt världsrekord genom att odla en tomat på 8,41 pund. Rasen, kallas Big Zac, utvecklades genom att korsa två olika arvegodsbifftomater.
MacCoy har 11 fler Big Zac-plantor som redan växer den här säsongen. Han tror att en ny beskärningsteknik han var pionjär för förra året kan vara nyckeln till att krossa tomatvärldens skrämmande 10-pundsbarriär. Men om forskare vred på stamcellsratten bara så i en Big Zac-tomatplanta, MacCoy skulle "säkert" vara ett spel för att testa det.
"Jag är en ganska enkel trädgårdsmästare, " han säger. "Jag går inte så mycket in på den vetenskapliga delen av det... Det som får de största frukterna fungerar för mig."
Det tillvägagångssättet fungerade för den nu bortglömda bonden i Mesoamerika, också – som hela världen är skyldig i stor tacksamhet.
