Credit: Susan Burghart
500年頃、仏教僧菩提達磨は9年間、洞窟の壁に向かって静かに瞑想し、目覚めながらも集中していたと言われています。 しかし、やがて彼は居眠りをし、目が覚めると自分自身に腹を立て、瞼を引き剥がし、地面に投げ捨てた。 この捨てられた肉から、菩提達磨の弟子たちは、精神を刺激し、神経を鎮める飲み物を作ることができる植物を育てたのである。
しかし、最近解読された植物のゲノムは、異なる物語を語っています。つまり、科学者は、中国で自生する植物から、水に次いで世界で2番目に人気のある飲み物の基礎となる作物へと、お茶が変化したことについて、よりもっともらしい説明を構築しなければならない、ということです。 毎日、世界の人々は20億杯以上のお茶を飲んでいる。 茶は60カ国以上で商業的に栽培されており、年間500万トン以上の葉が収穫されます。それらは、植物の最も新鮮な成長から摘み取られるか、切り取られます。
茶樹の旅は、カメリア・シネンシスという名前に反映されている。カメリアは茶が木質植物であることを示し、花のために無数の庭園で場所を得ている観賞用低木と密接な関係があり、シネンシスは中国の原産地を意味する。 日本には1200年頃、別の僧侶によって持ち込まれた。 1610年にオランダ人がヨーロッパに茶を持ち込み、その50年後くらいにイギリス人が茶の味を覚えました。 19世紀半ばまで、中国は西洋に茶を供給していたが、数十年にわたる緊張の結果、アヘン戦争が起こり、イギリスはインドで自国のために茶の栽培を目指した。
しかし、紅茶がいつ、どこで、なぜ初めて家畜化されたのかについては、文字による記録が残るようになる以前のことであり、断定することは難しい。 中国で初めて薬草として使われ、おそらく穏やかな刺激性が好まれ、その後、繊細な風味が好まれる飲み物になったと考えられています。 現在の推定では、この最初の使用は3,500〜4,000年前とされている。 香港科技大学の歴史学者ローレンス・チャン氏は、「文章で初めて明確にお茶について言及されたのは、約2,000年前の雇用契約書でした」と言う。 「使用人がすることになっていたことの1つは、市場に行って、主人のためにこの植物を買うことでした」
お茶の飲用に関する最古の考古学的証拠も、同様の時間枠に該当します。 2016年、中国東北部やチベットで採取された植物体からお茶の特徴的な分子成分が見つかり、炭素年代測定で約2100年前までさかのぼりました1。 しかし、さらに遡って、お茶の国内最古の歴史まで、生物学者は現在の茶樹のDNAに手がかりを探している。
形質の選択
野生植物が農産物に変化する瞬間があると想像するのは、あまりにも単純すぎるのではないでしょうか。 アイオワ州立大学（エイムズ市）の植物進化ゲノム学者ジョナサン・ウェンデルは、「通常、最初の家畜化があり、その後、長い改良の期間が続きます」と語る。 「現在、人間が栽培しているすべての植物について、最初の家畜化は、人間が野生の植物に興味を持ち、たとえば、最初は果物や葉を採集し、その後、自分たちが使うために栽培を始めることに関係しています。 意識的であろうとなかろうと、栽培者は自分の望む品質をもたらす植物を優先的に増殖させるため、その種は人為的な淘汰にさらされる。 たとえば、トウモロコシの野生の祖先であるテオシンテは、非常に枝分かれした野生の草で、たくさんの小さな穂をつけますが、栽培されたトウモロコシの丈夫な単茎が大きな穂を数本つけるのと著しく異なっています。
お茶の起源は、野生のシネンシス（C. sinensis）が明確に同定されていないため、不確かなままである。 現在、中国や近隣諸国ではシネンシスの近縁種が自生していますが、明らかに別種に属しています。 そして、野生化したシネンシスが発見された場合、ほとんどの科学者は、そのような植物は作物から派生した野生のものであると考えています。 「家畜化された作物のほとんどに野生種は存在しない、つまり見つからないというのが定説になっています」とヴェンデルは言う。 その理由はいろいろあるようだ。 例えば、その植物が希少で絶滅に追いやられたのかもしれません。 しかし、そのようなことがあったとしても、茶の家畜化がどの地点から始まったのか、研究者にはわからないということです。 人間が最初に利用した植物を見ていないので、現代の植物のどの形質が人間によって持ち込まれたのかがわからないのです。
茶の品種改良では、おそらく季節ごとに生育が均一で、寒さや病気に強い植物を選ぶことで、より高い収穫量などの形質が選択されたと思われる。 しかし、ほぼ間違いなく、お茶を飲むことを楽しくさせる化合物の生産のための選択もあったことでしょう。 マサチューセッツ州メドフォードにあるタフツ大学の生態学者コリン・オリアンス氏は、「お茶の品質は主に二次代謝産物によるものです」と言う。 しかし、これらの化学物質は「人間にとってお茶をおいしくするためにあるのではありません」と彼は言う。
お茶の成分のそれぞれがなぜ進化したのかを確かめることはできませんが、いくつかの一般原則が手がかりになるとオリアン氏は言います。 お茶に刺激を与えるカフェインは、昆虫などの無脊椎動物にとっては神経毒であり、抗菌作用がある可能性があります。 カテキン（お茶の苦味の元となる化合物で、お茶を飲むことで健康になる可能性があると信じられている）はフラボノイドであり、植物が酸化ストレスに対処するのを助ける様々な抗酸化分子である。 フラボノイドの中には、植物を草食動物から守ったり、紫外線から遮蔽したりするものもある。 そして、お茶の潜在的な鎮静効果に関連する化学物質であるテアニンは、窒素の生化学と植物材料の合成に貢献すると思われるアミノ酸である。 「私たちがお茶を好きになったのは、間違いなくカフェインのためです」とオリアンスは言います。 8世紀に書かれたお茶に関する初期の文献には、タマネギ、ショウガ、塩、オレンジなどの余計な香料を加えて調理されることが多かったことが示されており、お茶だけでは味気なかったことがうかがえる。 茶葉の加工方法の工夫により、同じ植物から緑茶、白茶、紅茶、ウーロン茶を作ることができるようになり、味は改善されたが、より美味しく飲むための品種改良も行われていたと思われる。 確かに、現在でも、品種改良によって新しい風味を持つ茶葉の栽培が試みられている。
A, C, G とお茶
過去20年間、遺伝子分析によって、トウモロコシ、オリーブ、米など多くの作物の起源に関する理解が大きく変わりました。
植物は家畜化されるにつれて、野生の祖先とは遺伝的にますます異なるようになります。 栽培者が選択する形質の基礎となる突然変異が蓄積され、それらの突然変異に近い染色体領域で見つかった変種が、突然変異とともに拡散する可能性があるのです。 時間が経つにつれて、ランダムな遺伝的差異も蓄積されていく。 そのため、種は遺伝的に変化し、栽培者が他の系統と区別している植物の系統も、それぞれ独自の遺伝的プロフィールを持つようになる。 しかし、現在の系統の遺伝子型をカタログ化することで、遺伝学者がこの歴史の一部を推測することができる。
栽培された系統間の遺伝的差異を分析すると、系統がどれだけ近縁であるかが最も確実にわかる。 2つの系統がより近縁であればあるほど、共通の祖先を共有した時期がより近いということになる。 したがって、遺伝学者は現在の品種を分析し、その関係を示す家系図を描くことができる。 栽培植物の進化史の作成は、品種間の交配によって複雑になるが、その結果得られる雑種は、明らかに2つの異なる親遺伝子の混合物である遺伝子型を持つのが普通である。
インド、アッサム州での紅茶の収穫。 好ましい遺伝形質が、それを持つ茶樹だけを繁殖させようとする農民によって、ある集団に急速に広まると、染色体領域全体がそれに便乗することになります。 これは、そのゲノム領域の他のバージョンが追放され、ゲノムの伸張が系統間や個々の植物間であまり変化しないことを意味し、遺伝学者にとっては、その領域に貴重な形質に関連する1つまたは複数の遺伝子が含まれているという確かなサインとなる。 現在、およそ1,500の品種があり、従来は特定の方法でグループ化されてきました。 中国茶（C. sinensis var. sinensis）とアッサム茶（C. sinensis var. assamica）は最もわかりやすい分類である。 中国茶はアッサム茶よりも葉が小さく、寒冷地での栽培に適している。 アッサム茶は中国で栽培される茶葉のごく一部に過ぎないが、インドをはじめとする暑い国々で広く栽培されている。
中国科学院昆明植物研究所の植物進化遺伝学者であるLian-Ming Gaoが率いる研究は、茶樹には3つの異なる遺伝子系統が存在することを示唆しています。 さらに、この発見は、茶が3回に分けて家畜化されたことを示している、と高峡氏のチームは挑発的な提案をしている。 最初の種類は中国茶で、著者らによれば、おそらく中国南部から来たものである。 しかし、彼らは2つの異なる種類のアッサム茶を発見した。南西部の雲南省で作られた中国茶と、アッサム地方で作られたインド茶である。 また、クメール茶はそれ自体が別系統ではなく、むしろアサミカ種とシネンシス種の雑種であることが、彼らの分析から明らかになった。
最初の発見は、中国から300、インドから92の茶のサンプルから得られたゲノム断片に基づいていた。 その後、葉緑体DNAとより高度な配列決定技術を用いた高峡氏の研究チームによる2回の研究により、これらのグループ分けが支持されるようになった。 中国茶とアッサム茶の起源が異なる可能性は以前から指摘されていたが、アッサム茶が2つの異なる系統から成り、別々に家畜化されたという考え方は、より議論を呼んでいる。
高研究チームは次に、遺伝データを用いて3系統が分岐した時期を推定した。 系統間の遺伝的差異を取り出し、そのような植物において遺伝的変化が蓄積される速度を推定することで、研究者は系統が最後に共通の祖先を共有したと考えられる時期を計算することができる。 このような計算により、シネンシスとアサミカが分岐したのは2万2000年前であり、茶の家畜化の年代よりもずっと前で、2つの野生集団が独立して家畜化されたことと一致する。
中国とインドのアサミカ系統が分岐した時期はもっと新しく2770年前で、茶の家畜化が始まった後である。 したがって、これらの系統が独立して家畜化されたかどうかは議論の余地がある。 もしかしたら、アサミカ種は一度だけ家畜化され、人々によってある地域から別の地域へと運ばれ、2つの場所で別々に進化したのかもしれない。 “3つの異なる遺伝子プールが実証されている “とヴェンデルは言うが、それは3つの異なる家畜化とは程遠いものだ」
中国の安徽農業大学茶樹生物学・利用国家重点実験室の生物化学者、シャオチュン・ワンもこの結論に懐疑的である。 2016年、ワンのグループは、同じくゲノム断片を用いた茶の進化関係の研究2を発表し、家畜化されたC. sinensisと野生茶種が明確に分かれていることを示し、インドと中国のアサミカ種の比較はしなかったが、sinensis種がアサミカ種とは別の遺伝子クラスターを形成していることを示した
同研究において、ワンのグループは、家畜化茶が受けてきた選択過程を明らかにするための遺伝的足跡の確認も試みている。 彼らは、カフェインを含む二次代謝産物の生成に関与するいくつかの酵素について、選択の予備的証拠を見いだしました。 彼らの研究は、完全なゲノムが利用できるようになった今、さらに強力になるはずの分析の種類を示している、とWendelは言う。
2017年にC. sinensis var. assamicaゲノム3が発表され、Wanのグループは2018年にC. sinensis var sinensisゲノムのドラフト配列4 を発表している。 これらのデータから、茶のカフェイン生合成の進化について知見を得た。 Wanは、彼のグループが10年かけて組み立てたこのゲノムは、「茶樹の家畜化を調査するための強固な基盤となる」とし、系統間の違いをより詳細に調査することが可能になったとしている。 まず、これらの全ゲノムを比較したところ、アサミカ種とシネンシス種が分岐したのは、高峡氏のチームが示唆したよりもずっと早く、38万～150万年前と推定された4。
シネンシス種とアサミカ種が独立して家畜化されたという指摘は、イギリスがインドで初めて茶栽培を試みた19世紀の出来事に注目される。 1840年代、スコットランドの植物学者ロバート・フォーチュンが、インドで茶畑を作るために中国から茶樹を盗み、中国の茶農家を連れてきたことが決定的な前進となった。 フォーチュンの強盗は、シネンシスが中国で一度だけ家畜化されたという考えと一致する。
この盗難があったとき、イギリスはすでにインドで茶を栽培していたが、それはアサミカ種であった。 1823年、同じくスコットランド出身のロバート・ブルースは、アッサム渓谷を旅していた。 そこで彼は、先住民のシンポー族が、あるときは野菜として、またあるときは発酵飲料として収穫し、食していた野生の茶の存在を知る。 しかし、その茶葉は中国茶よりも大きかったため、ブルースはそれが本物の茶葉であるかどうか確信が持てなかった。 彼の死後、弟のチャールズ・ブルースはインドでアッサム茶の栽培を始めたが、それはフォーチュンの功績より10年以上前のことだった。
中国・陜西で茶葉（挿入部）を傷つける害虫、茶葉緑葉阻害虫を探すコリン・オリアンズ（カメラ付き）と同僚達。 Eric R. Scott
したがって、シンポー族は、東南アジアのシャン族などの移動民族が他の場所からアッサムに茶を持ち込んだ可能性は残っているものの、独立した第2の茶の栽培に関与していたかもしれない。 また、中国でアッサム茶が独自に栽培された可能性もある。 しかし、この茶の主産地である雲南省は、アッサムから1,000キロも離れていない。
遺伝子解析により、アッサム種の品種間の関係が明らかになるだろう。 しかし、そのような方法は、歴史的・考古学的証拠と並行して展開されるのが最善である。
New brews
家畜化を定義する際のもうひとつの問題は、茶の品種がまだ改良されているということです。 タフツ大学の博士課程でオリアンと共に植物の防御機構を研究しているエリック・スコットは、2017年6月から7月にかけて、中国・沙田のシャンフー茶社で、茶栽培者が異なる品種を使って、新しく人気のある種類のお茶のベスト版を作る方法を研究しました。
ティーグリーンリーフホッパー（Empoasca onukii）はお茶を食べる虫で、従来の対応としては攻撃を受けた葉は廃棄してしまうことでした。 しかし、1930年代、台湾の農家は、生き残った葉から素晴らしいお茶が取れることを発見した。 茶樹はヨコバイに襲われると、化学的な警報信号を発して、ヨコバイの天敵であるジャンピングスパイダーを引き寄せるのです。 「その警報信号がたまたま美味しかったんです」とスコットは言う。 「ハチミツやフルーティーな香りがして、それが加工されたお茶の中に入って、品質を高めてくれるんです」。
Scott は、これは、テアニンが豊富でカテキンが少ないアルビノ変異体や紫色の葉の品種とともに、農家がより良いお茶を作るために新しい品種を探求する一例に過ぎないと強調します。 インドでは「大規模農園、工業化された加工、より中央集権的な品質管理」に重点が置かれているのに対し、東アジアではほとんどが小規模農園で、より多様な茶の栽培が行われていると、チャン氏は同意見だ。 「
人間の選択力は決して静止することがないので、遺伝学は常に変化し続ける、とオリアンスは言うのです。 「家畜化には終わりがないのです」
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