每个人都知道，猫薄荷（catmint，也叫catnip）因其能让猫沉迷的作用而闻名于世。然而，你是否知道，这种奇怪行为是由一种叫做荆芥内酯的化合物引起的呢？荆芥内酯是猫薄荷产生的挥发性环烯醚萜，而一个国际研究团队通过基因组分析发现了一个惊人的事实：猫薄荷的祖先在进化过程中曾丧失制造环烯醚萜的能力。这意味着，荆芥内酯的生物合成是一次“重复演化”的结果。
环烯醚萜是植物从萜类得到的次生代谢产物，其功能是防御食草动物或病原体的侵袭。在唇形科（Lamiaceae）中，有一个物种丰富的亚科叫做荆芥亚科（Nepetoideae），其中包括许多我们熟知的草本植物，比如罗勒、牛至、迷迭香和柠檬香脂以及薄荷。
荆芥亚科在进化过程中失去了产生环烯醚萜的能力，然而，有一个重要的例外——猫薄荷。虽然属于荆芥亚科的一种，猫薄荷植物却能产生环烯醚萜类化合物，其中就包括让猫着迷的荆芥内酯。实际上，荆芥内酯的作用是为了防止食草动物以猫薄荷为食。
最近，德国耶拿的马克斯普朗克化学生态研究院（MaxPlanckInstituteforChemicalEcology）天然产物生物合成部门的主管莎拉·奥康纳带领着国际团队对猫薄荷的基因组进行了测序。他们揭示了猫薄荷产生荆芥内酯的方法和原因，以及这个化学分子的生物合成通路的进化过程。
原来，通过测序的结果，科学家们发现了一组不常见的酶，这些酶能够生成荆芥内酯分子。这些酶在猫薄荷以外的其他相关植物物种中都未被发现过。同时，他们还注意到，在猫薄荷的基因组序列中，参与荆芥内酯形成过程的重要基因是相邻的，这使得解开这个谜题变得更加简单。
为了更深入地探究这一现象，科学家们比较了两种能产生荆芥内酯的猫薄荷和药用植物牛膝草（hyssop,Hyssopusofficinalis）的基因组。牛膝草和猫薄荷关系密切，但却既不能产生荆芥内酯，也不能产生其他环烯醚萜。通过对比分析，他们重新构建了古代基因并进行了全面的进化发育分析，揭示了荆芥内酯生物合成功能出现的时间顺序，以及猫薄荷中环烯醚萜生物合成功能的丢失和重新进化的机制。这些新发现丰富了我们对植物代谢新颖性和多样性进化研究领域的知识。
作为一个基因簇，荆芥内酯合成通路被发现，通过观察这个簇以及基因“化石”和复活的古代酶，科学家们阐明了导致这个簇形成的重要步骤。正是这种机制塑造了许多植物谱系中令人惊叹的代谢多样性的进化。
#新手扶苗计划#对于研究这些进化过程来说，猫薄荷是个很好的范例。奥康纳表示，她们团队目前正在尝试改造猫薄荷植物中的化学物质，以更好地了解这个生物合成通路的方方面面，以及荆芥内酯的生态功能。这将有助于揭示导致这一通路丢失和恢复的进化筛选压力。此外，她们还