土豆的“亲妈”竟然是番茄？科学家扒出百万年前的植物家谱

我们中国人餐桌上最常见的两道菜——醋溜土豆丝和番茄炒蛋，最近被中国科学家扒出了惊天秘密，两道菜的主要食材原料可能是“直系亲属”。这事儿听着比“冬瓜和西瓜是亲戚”还离谱，但中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）研究员黄三文团队联合中外科学家的最新研究，硬是给这对看似八竿子打不着的蔬菜，理出了一条清晰的家族血缘线。

（图片来源：作者使用AI生成）

菜市场里的“潜伏亲戚”

每天傍晚的菜市场，土豆和番茄总在相邻的摊位出现。圆滚滚的土豆裹着泥土，鲜红的番茄闪着光泽，一个藏在地下低调生长，一个挂在枝头招摇过市。要是有人说“它们是一家人”，摊主多半会笑着摆手：“小伙子怕不是买菜买糊涂了？”

植物学家们可没有糊涂，他们偏要较这个真。研究团队花了五年时间，给茄科植物做了一次“基因亲子鉴定”。他们收集了全球103种茄科植物的基因样本，从南美洲的野生马铃薯到非洲的紫番茄，甚至连我们用来做香料的辣椒、做药材的枸杞都没放过。通过基因测序技术，一点点还原出这个家族的进化树。

结果出来那天，别说普通人，连一众老教授都惊掉了下巴：在距今约1200万年前，土豆和番茄的共同祖先生活在南美洲的安第斯山脉。后来随着板块运动和气候变化，这个家族逐渐分化，一支钻进地下长成了块茎（土豆），另一支爬到地上结出了浆果（番茄）。就像人类祖先走出非洲后，在不同大陆演化出不同肤色，这对植物亲戚也在千万年里，活成了彼此认不出的样子。

图片来源：参考文献[1]

更有意思的是，研究还发现辣椒其实是它们的“远房表弟”。大约在1900万年前，辣椒家族就和土豆、番茄的祖先分道扬镳。原来我们吃的地三鲜，竟是一个家族的大聚会。

植物界的“变形记”

要理解土豆和番茄的亲缘关系，得先看看它们的“童年照”。把土豆幼苗和番茄幼苗摆在一起，你会发现它们的叶子形状几乎一模一样，都是互生的羽状复叶，边缘带着波浪状的锯齿。直到长出果实，这对“兄弟”才开始“长偏”。研究团队用三维建模技术，还原了它们共同祖先的模样：一种半匍匐的草本植物，既有稍微膨大的地下茎，也能结出小而酸涩的果实。这就像一个大家族里，有的孩子继承了“地下生存技能”，有的则发扬了“地上结果天赋”。

土豆为什么要钻进土里？研究发现这和安第斯山脉的恶劣环境有关。1200万年前的南美洲，火山活动频繁，地表温度变化剧烈。为了躲避极端气候和食草动物，土豆的祖先逐渐把养分储存在地下茎里，慢慢演化出肥厚的块茎。这些藏在土里的营养仓库，让它们在干旱和寒冷时也能存活，就像植物界的冬眠高手。

番茄选择了另一条路。它们的果实逐渐变得鲜艳多汁，不是为了讨好人类，而是为了吸引鸟类来吃。鸟类消化果肉后，会把种子带到更远的地方，帮助这个家族开疆拓土。现在超市里红彤彤的番茄，其实是人类选育的甜蜜版本，野生番茄只有樱桃大小，酸得能让人皱眉。

基因测序还揭示了一个更有趣的细节：控制土豆块茎形成的基因，和控制番茄果实发育的基因，其实是由同一个“祖先基因”突变而来。就像同一款软件，在不同电脑上安装了不同插件，一个变成了“地下储存系统”，一个变成了“地上繁殖工具”。

植物也有“身份证”

给植物认亲可不是科学家的闲情逸致。这次研究用的基因测序技术，就像给每种植物办了张“基因身份证”，在农业生产上有大用处。

我们吃的土豆，其实有个“有毒的亲戚”——龙葵。这两种植物的块茎长得很像，但龙葵的块茎含有剧毒的龙葵碱。有了基因身份证，农民就能通过快速检测，区分出有毒的野生品种，避免误采误食。

龙葵

（图片来源：wikipedia）

番茄的育种也因此受益。研究发现，现代番茄之所以没有野生番茄耐储存，是因为丢失了一个控制果实硬度的基因。科学家正利用这个发现，把野生番茄的耐储基因“搬”到栽培品种里，以后超市里的番茄就不容易烂了。

最让人期待的是“超级作物”的培育。既然土豆和番茄亲缘关系这么近，科学家正在尝试培育一种“上结番茄、下长土豆”的植物。并且已经在实验室里成功了：上面结着红彤彤的番茄，下面长着一串串土豆，大大提高了土地利用率。虽然现在果实还比较小，但未来可能会出现在我们的餐桌上。

基因测序还帮我们解决了一个千古难题：“番茄”到底是什么？有人说它是蔬菜，有人说它是水果。从基因上看，番茄属于浆果类，和葡萄、蓝莓是同一类，妥妥的水果。但1893年美国最高法院却裁定它是蔬菜，因为“人们通常把它做熟了吃”。现在科学家笑着说：“从基因身份证看，番茄是水果，但我们尊重大家把它当蔬菜炒鸡蛋的习惯。”

菜市场里的“家族聚会”

知道了土豆和番茄的亲缘关系，再逛菜市场就像参加家族聚会。除了这对“核心亲戚”，茄子是它们的“堂兄”，枸杞是“远房表妹”，甚至连烟草都算得上“沾亲带故”。这个庞大的茄科家族，占据了我们餐桌的半壁江山。

科学家们还给这些蔬菜排了个“家族辈分”：

最早分家的是枸杞，大约在2500万年前就自立门户了。这解释了为什么枸杞长得和其他茄科植物差别那么大——它选择在干旱地区发展，进化出了耐旱的灌木形态，果实也特化成了富含糖分的小红果。

然后是辣椒家族，1900万年前和土豆、番茄的祖先分开。它们发展出了独特的辣椒素武器，这种让嘴巴发烫的化学物质，其实是为了驱赶哺乳动物，只让鸟类吃——因为鸟类不会破坏辣椒种子，而哺乳动物的臼齿会把种子嚼碎。

最亲近的要数土豆和番茄，直到1200万年前才正式分家。这也是为什么它们的基因相似度高达92%，比人类和黑猩猩的基因相似度只低了一点点。如果你把土豆的花和番茄的花放在一起，会发现都是五星形状，连花蕊的排列方式都如出一辙。

更神奇的是，这些亲戚之间还能“跨物种交流”。农民们早就发现，把土豆和番茄种在一起，两者的产量都会提高。科学家现在才明白，这是因为它们根系分泌的化学物质能互相促进生长，是刻在基因里的“家族互助精神”。

厨房里的“家族料理”

再将视线投向厨房，这里顿时变成了植物家族的聚会现场。来试试这些“亲戚组合”料理，味道里都藏着基因的缘分。

番茄炖土豆：这道国民家常菜，其实是最正宗的“家族聚餐”。土豆的绵密和番茄的酸甜，在高温下会产生奇妙的化学反应。科学解释是：土豆中的淀粉能吸附番茄的有机酸，番茄的果酸又能分解土豆的淀粉，让口感更清爽。难怪这道菜从东北到西南，风靡大半个中国，原来是基因在引导我们的味觉偏好。

辣椒炒茄子：这对“堂兄弟”的组合也很经典。茄子吸油，辣椒提香，两者搭配能平衡口感。研究发现，茄子皮中含有的花青素，和辣椒中的维生素C是“黄金搭档”，一起吃能提高抗氧化能力。

番茄辣椒土豆汤：把这三个亲戚炖在一起，就是一道营养满分的“全家福汤”。土豆提供淀粉，番茄提供维生素C，辣椒提供维生素B，三者互补，既好喝又健康。

烹饪时还有个小窍门：土豆和番茄都喜欢酸性环境。炒土豆时加点番茄汁，土豆会更软烂；炖番茄时加几片土豆，番茄的酸味会更柔和。这是因为它们的细胞结构相似，对酸碱度的反应也一样，是家族遗传的“共同喜好”。

植物演化的启示

土豆和番茄的分家史，其实是一部植物界的“生存启示录”。在1200万年的时间里，它们面对同样的环境挑战，选择了不同的生存策略，最终都在人类的餐桌上占据了一席之地。

土豆的策略是“低调储蓄”，把养分储存在地下，不张扬不惹眼，却在关键时刻能扛过危机。这像极了生活中那些默默积累、厚积薄发的人。番茄的策略是“高调传播”，用鲜艳的果实吸引注意，借力他人扩大生存范围。这也像另一种生存智慧——懂得展示自己，借力而为。整个茄科家族的成功，在于它们的“多样性发展”：有的发展出毒素防御，有的发展出特殊味道，有的强化了储存能力。就像一个大家族，兄弟姐妹各有所长，才能在复杂的世界里站稳脚跟。

科学家说，研究植物演化，其实也是在研究生命的韧性。从南美洲的安第斯山脉到世界各地的菜市场，土豆和番茄用千万年的演化证明：所谓成功，不是只有一种活法，找到适合自己的生存方式，就能绽放精彩。

下次再炒番茄土豆丝时，不妨想想这对跨越千万年的植物亲戚。它们从同一颗种子出发，在时光里活出了不同的模样，却最终在我们的餐桌上相遇。这或许就是生命最奇妙的地方——无论走多远，总有关联把我们联系在一起。而科学的乐趣，就在于发现这些隐藏在寻常事物背后的惊人秘密，让每一口家常菜，都吃得出时光的味道。

多说一句，小编小时候学英语就觉得“potato”和“tomato”很相似，没想到这冥冥之中竟预示了今天的科研成果。

参考文献：

[1]Zhang, Zhiyang, et al. “Ancient hybridization underlies tuberization and radiation of the potato lineage.”Cell(2025).

出品：科普中国

作者：花茶（青岛农业大学）

监制：中国科普博览