對於用類似腐肉的臭味吸引昆蟲靠近並使其傳播花粉的花卉，日本國立科學博物館等機構組成的研究團隊發現，這種與氣味相關的酶的進化是在不同的三屬植物中獨立發生的。進化僅因兩三個氨基酸的替換而產生。這一研究成果從基因水平上對氣味的產生機制予以揭示，被認為是值得寫入生物教科書的「趨同演化」典型案例。
用含硫的類似腐肉的臭味欺騙昆蟲，將其吸引至花朵內部的「腐肉擬態」示意圖（供圖：國立科學博物館的奧山雄大研究主幹）
生長在東南亞的會開巨大花朵的大王花和巨蒟蒻，用類似腐肉的臭味欺騙昆蟲，將其吸引至花朵內部。花粉會附著在花內四處活動的蟲類身上，這些蟲類又被誘騙至其他花朵從而承擔授粉職責。這是生物擬態中典型的「腐肉擬態」，是生物演化的研究主題之一。然而，腐肉擬態在植物中是如何進化產生得來的，有必要在包括腐肉擬態和非腐肉擬態植株的近緣種中開展比較研究，而尋找這樣的植物類群存在難度。
日本國內可見的臭花示例，左起為德之島寒葵、臭菘、柃木（供圖：國立科學博物館的奧山雄大研究主幹）
國立科學博物館筑波實驗植物園的奧山雄大研究主幹（演化生物學）等人注意到，日本特有寒葵屬的50個物種有氣味強弱之分。在確認臭味源頭是含有兩個硫原子及甲基的二甲基二硫的基礎上，研究團隊用寒葵屬26個物種的30個個體（譜系）的花，實施了能夠確認各譜系中哪些基因較多發揮功能的全轉錄組（transcriptome）分析。
結果，發現了兩個與硫代謝相關的基因。而製備由這兩個基因構成的重組蛋白時，找到了一種名為「SBP」的由約500個胺基酸組成的蛋白質。功能研究表明，該蛋白質具有生成氣味源頭的二甲基二硫的酶功能。
寒葵30個譜系的譜系樹及氣味量與基因表現的關係（供圖：國立科學博物館的奧山雄大研究主幹）
SBP被視作生成氣味源頭的酶，根據胺基酸序列的差異可分為三種亞型。其中一種亞型與包括人類在內的動物及細菌中亦存在的酶具有相同功能。奧山研究主幹等人根據SBP的基因序列製作了其中也包含與寒葵所屬的馬兜鈴科從科的層級上屬於不同類群卻開臭花的德之島寒葵、臭菘、柃木、巨蒟蒻等物種的譜系樹。
追溯基因的進化過程可知，SBP基因發生重複導致在基因組中變為兩個，其中一個SBP基因似乎已發生變化以合成二甲基二硫。而在進行SBP的亞型比較時，研究團隊得出了「能否合成氣味僅由兩三個氨基酸的差異決定，差異在不同的臭花中獨立進化而來」的結論。
陸生植物中的SBP基因分子譜系樹及其基因產物作為酶的功能。粉色箭頭表示基因發生重複，進化出產生氣味的酶（DSS）（供圖：國立科學博物館的奧山雄大研究主幹）
根據一系列研究結果可作出如下解釋：進化出臭花的路徑是有限的，獨立進化出臭花的三個植物類群，經歷了完全相同的過程並獲得了有完全相同功能的酶。
奧山研究主幹表示：「我們將花如何變得能產生‘臭味’這一進化謎題深入到分子水平進行分析，並且在揭示該臭味的生物合成機制屬於分子趨同演化這一點上，明確了一個非常易於理解的生物獲得新能力的進化機制的案例，我認為這是一項值得寫入教科書的研究成果。」
本研究與國立遺傳學研究所、東京大學、昭和醫科大學、長野縣環境保全研究所、宮崎大學、日本東北大學、大學共同利用機關法人資訊與系統研究機構生命科學綜合數據庫中心、龍谷大學、慶應義塾大學合作開展，獲得了日本學術振興會科學研究費資助項目及國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）戰略性創造研究推進項目的支持。相關研究成果已於5月8日發表在美國科學期刊《Science》上。
【論文資訊】
期刊：Science
論文：Convergent acquisition of disulfide-forming enzymes in malodorous flowers.
DOI：10.1126/science.adu8988
【相關超連結】
·國立科學博物館新聞稿 解明主動進化出「臭」的花朵們產生氣味的機制
原文：JST Science Portal 編輯部
翻譯：JST客觀日本編輯部
