馬鈴薯（薯仔）是全球廣受喜愛的蔬菜，薯片、薯條、焗薯和其他多種美味食品在各地都普遍。現代人尤其喜歡吃薯條或薯片時配上番茄醬。

然而，大家可能不會想到，在外觀、氣味和味道上截然不同的馬鈴薯與番茄竟然關係密切。一支國際研究團隊今年7月底在科學期刊《細胞》（Cells）發表的論文指出，原來馬鈴薯的故事可以追溯到約800萬至900萬年前，由在南美安第斯山脈生長的番茄和一種類馬鈴薯植物Etuberosum隨機交配而成。

研究主要作者、中國農業科學院黃三文教授這樣形容馬鈴薯的起源：「番茄是母親，而Etuberosum則是父親。」

人類今天所知的馬鈴薯（Solanum tuberosum）屬茄科植物（solanum）馬鈴薯組（Section Petota），原生於南美洲的安第斯山脈地區，主要分布在秘魯和玻利維亞，16世紀時由西班牙殖民者帶返歐洲。

由於馬鈴薯適應性很強，且具有耐寒、耐旱、耐貧瘠的特質，因此售價便宜、用途廣泛，現在已成為世界上最重要的農作物之一。

馬鈴薯在人類日常生活中十分普遍，但其起源卻一直是科學界的謎團。有些證據似乎顯示馬鈴薯是番茄的衍生物，因為兩者的基因組中有大片序列高度相似，外觀上馬鈴薯也與來自智利的類馬鈴薯植物Etuberosum相似。

Etuberosum是茄科中較少見的類群（或稱「屬」），通常被視為與馬鈴薯（Solanum）類群關係密切。但關鍵差異在於Etuberosum不會生成塊莖（tuber）。塊莖為植物儲存養分，含有豐富澱粉質。人類食用馬鈴薯，其實是吃其塊莖部分。除了馬鈴薯，山藥和芋頭也具有類似特性。

這項新研究的合著者、倫敦自然史博物館的植物學家桑德拉‧納普（Sandra Knapp）說：「從演化的角度來看，番茄、馬鈴薯組和Etuberosum譜系之間的關係密切，但實際關係尚不清楚。」

為了破解馬鈴薯之謎，研究人員分析了450個栽培馬鈴薯品種的基因組和56個野生馬鈴薯物種的基因組，推論馬鈴薯是由南美洲一種野生番茄和Etuberosum自然交配而來。

論文的首席作者、來自中國農業科學院深圳農業基因組研究所的張智洋表示：「野生馬鈴薯的取樣非常困難，這數據集擁有迄今最全面的野生馬鈴薯基因組數據。」

研究團隊追溯薯馬鈴薯形成基因的起源，發現每個祖先親本都包含一個形成塊莖的關鍵基因。番茄貢獻了SP6A基因，它就像啟動塊莖形成的總開關，而調控地下莖生長的關鍵基因IT1則繼承自類馬鈴薯。這兩種基因重新組合和交互調控，就形成了塊莖。

研究團隊進一步評估三者的分化時間，發現類馬鈴薯和番茄約在1,400萬年前開始分化，之後約500萬年發生雜交，並於約900萬年前形成最早帶有塊莖的馬鈴薯植株。這個時期恰好與安第斯山脈快速隆起期，即600萬至1,000萬年前脗合。

這個時期的劇烈地質活動創造了多樣的生態環境，包括新興的草原和高山草原。在新的生態環境中，塊莖成為了一種能力。這個地下的養分系統使早期的馬鈴薯能夠迅速適應變化了的環境，抵禦惡劣的氣候。此外，塊莖還帶來繁殖優勢，使馬鈴薯能夠不依賴種子或授粉繁殖，從塊莖上的芽萌發。

由於馬鈴薯適應力強，迅速繁衍，導致了物種多樣性的爆發。倫敦自然史博物館的植物學家桑德拉‧納普說：「安第斯山脈的原住民有數百種馬鈴薯。」

黃三文說：「我們的研究結果表明，物種間的雜交能夠引發新特性的進化，從而催生更多物種。我們終於解開了馬鈴薯起源之謎。」