貓薄荷（Nepeta cataria）因為特別吸引貓咪而聞名，貓薄荷影響了大約三分之二的家貓與野生貓科動物（包括獅子、老虎和豹貓），並誘發嬉戲的行為，例如翻身、摩擦臉頰與伸出爪子。貓的行為是由於貓薄荷揮發性的環烯醚萜化合物「荊芥內酯」（Nepetalactone）所引起，但國際研究團隊透過基因組分析發現，貓薄荷的祖先在演化過程中已經喪失了製造環烯醚萜的能力，因此荊芥內酯的生物合成是「重複演化」（repeated evolution）的結果。

　　環烯醚萜（Iridoid）化合物是萜烯的植物次生代謝物，很多植物（許多來自薄荷家族）產生這種物質來保護自己免受草食動物或病原體侵擾。荊芥亞科是唇形科種類特別豐富的亞科，其中包括許多著名香草：例如羅勒、牛至、迷迭香、檸檬香和薄荷。然而，儘管多數物種在演化過程中喪失製造環烯醚萜的能力，但有一個例外：荊芥屬（俗稱貓薄荷）仍能產生環烯醚萜類化合物。貓薄荷製造的環烯醚萜化合物包含非常特殊的「荊芥內酯」，它是讓貓咪變興奮的元兇。根據推測，它的實際功能是阻止那些把貓薄荷當食物的食草動物，荊芥內酯類似合成驅蟲劑可以有效地驅除蚊蟲。

　　德國耶拿的馬克斯普朗克化學生態研究所天然產物生物合成部主任莎拉‧歐康納（Sarah O'Connor）所領導的國際研究團隊，目前已經研究貓薄荷如何與為何製造荊芥內酯，以及這種特殊化學分子的生物合成途徑。為了回答這些問題，科學家對貓薄荷進行基因組定序，該研究第一作者、約克大學的班傑明‧利奇曼（Benjamin Lichman）解釋說：「我們發現一套與眾不同的酶能產生荊芥內酯分子，這些酶在任何相關植物裡都沒有發現，只有在貓薄荷上演化。當我們第一次看到貓薄荷的基因組定序時發現，我們假設的重要基因在製造荊芥內酯的過程中特別活躍且緊鄰基因組，這個情況讓解決難題變得更容易。」

　　科學家比較了兩種貓薄荷物種的基因組，兩種都能製造出荊芥內酯，而與貓薄荷緊密相關的藥用植物神香草（Hyssopus officinalis，又名牛膝草）既無法製造荊芥內酯，也無法製造任何環烯醚萜類化合物。這就是為何貓薄荷讓貓咪興奮，但其他薄荷類沒有同樣效果的原因。透過比較法、重建古代基因，以及全面的系統發育分析，讓科學家得以瞭解導致荊芥內酯生物合成發生的事件年表。他們確定了貓薄荷中環烯醚萜生物合成的缺失與後來重新演化的機制，新發現也為植物代謝演化的新穎性與多樣性提供了更多的經驗。

　　具體來說，他們發現荊芥內酯的合成途徑是一個基因群，一群相似的基因緊鄰基因組旁邊。藉由觀察這個基因群，再加上基因「化石」與重建古代的酶，科學家闡明了導致這個基因群形成的關鍵步驟，而類似的步驟也引領了許多植物譜系的植物代謝多樣性演化。

　　莎拉‧歐康納總結未來的研究計畫：「貓薄荷為研究這些過程提供了一個很好的範例，我們現在正嘗試改變貓薄荷中存在的化學物質。這麼做可以幫助我們知道是否完全瞭解這個途徑的各方面，以及荊芥內酯的生態功能，反過來還能幫助我們揭開這個途徑的選擇壓力所導致的能力喪失與重獲。植物不斷演化出新的化學物質，我們希望透過研究捕捉這些演化過程的瞬間。」

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