南瓜，可以说是万圣节中最不吓人的部分。它们也是最不具争议性的（见：糖果玉米）、最橙色的，并且——从科学上讲——最酷的。
人类倾向于认为自己是基因上优越的物种，但在基因组的“滥交”方面，植物胜过我们。事实证明，现代南瓜是由两个不同物种杂交而产生的变异祖先。这种怪物南瓜的染色体数量是正常数量的两倍，并最终变成了我们秋天喜欢放在松饼里的那种。弗兰肯斯坦一定会为之骄傲。遗传学家通过对现代南瓜的基因组进行测序并将其与其他南瓜家族成员进行比较，从而发现了这一点。他们上个月在《植物分子学》杂志上公布了他们的秋季发现。
植物在基因上很“滥交”，我们应该为此感到庆幸
人类胎儿相当脆弱。一个精子遇到一个卵子，然后每一个发育步骤都循序渐进。如果染色体数量不对，整个过程就会崩溃，胚胎就会死亡。植物就没那么挑剔了。它们可以将基因以多种组合方式混合在一起——包括几乎字面意义上将两个完整的基因组合并到一个细胞中——并且仍然能产生健康的活细胞。拥有多个完整的遗传组被称为多倍体，这在植物中非常普遍。事实上，所有物种中约有三分之二的多倍体。我们食用的食物作物中，更高比例的多倍体，可能是因为我们无意中选择了它们。
草莓就是很好的例子。一棵普通的草莓和人类一样，每条染色体都有两个副本。这被称为二倍体。在繁殖过程中，这两个副本应该分开，以便每个性细胞（例如人类的精子和卵子）只有一个副本。这样，当两个细胞结合时，产生的胚胎就有两个染色体副本。但事实证明，你可以强迫草莓进行不对称的细胞分裂，从而形成含有两个完整副本的性细胞。当一对这样的性细胞结合时，后代草莓的每条染色体就有四个版本。这使得草莓变大了。
随着时间的推移，我们培育出了拥有越来越多的染色体的草莓，逐渐增加了水果的大小，变成了如今的庞然大物。消费者喜欢它，所以农民一直这样种植它们。许多其他水果也遵循这个原则——更多的染色体，更多的果肉。但在野外，这并不总是优势。它确实提供了基因灵活性，但有时这些多基因组作物不再具有繁殖能力，特别是如果它们的染色体数量是奇数，无法均匀地分裂成性细胞。因此，不育的天然品种会迅速灭绝。农民可以通过克隆植物来规避这个问题。
农民还利用植物的基因灵活性来杂交不同的品种，以生产有用的杂交种。例如，小麦有三对独立的染色体，因为它们是由三种类型杂交而成的，从而产生了一种在生长和收获方面具有更优特性的植物。
回到这个祖先南瓜：它到底是怎么回事？
在大约三到两千万年前，两种南瓜进行了“苟且”（当然是花粉方面的），并产下了所谓的异源四倍体后代。遗传学家通过对现代南瓜的基因组进行测序并将其与其他南瓜家族成员进行比较，从而发现了这一点。“四倍体”意味着它有四套染色体，“异源”则表示每对染色体来自不同的物种。通常，当这种情况发生时，DNA最终会丢失基因，并随着时间的推移再次变为二倍体。南瓜不是。南瓜随机丢失了重复的染色体，只剩下每条染色体的两个副本，一个来自父母——这几乎和人类一样了。
由于南瓜的基因组从那时起没有发生太大变化，这意味着今天的杰克灯笼几乎与古代的南瓜（假设早期人类雕刻了葫芦）完全相同。
这一切现在可能看起来有点不相关，但南瓜基因组可以帮助农业科学家改善南瓜的形状、颜色或抗寒性。在我们大部分的农耕历史中，我们无意中选择了某些特性，然后最终有意识地进行育种，但仍然对哪些基因影响了哪些物理特征知之甚少。今天，我们可以利用我们对植物基因组的了解，有意识地设计出更好的作物。
南瓜本身也可以借助我们新获得的知识得到改善，速度甚至比我们已经育种的速度更快、效率更高。而且我们确实在大量育种。农民——以及南瓜爱好者——试图种植越来越大的葫芦，以赢得县级博览会的蓝丝带和吹嘘的权利。很长一段时间以来，这仅仅意味着正确地给藤蔓浇水，并精心照料植物，以确保它们获得适量的阳光。随着时间的推移，人们选择性地培育了最大的南瓜，以生产像Dill's Atlantic Giant这样基因优良的南瓜。霍华德·迪尔经过三十多年的时间创造了这个品种，现在世界各地的竞争性南瓜农民都使用他的种子继续进行万圣节的“领主工作”。纪录已经超过2200磅，并且还在迅速增长。
但是，随着南瓜基因组的测序，植物遗传学家可以更多地了解每个基因如何影响大小、形状和颜色，并最终可以编辑DNA来生产更好的葫芦。
如果你担心这些基因突变体会在2025年感恩节的派中出现——别担心。那实际上也不是南瓜。
