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古柯：可口可樂與古柯鹼的製作原料
古柯（Coca）是什麼？古柯是受到嚴格管制的作物，既可以拿來製造一級毒品古柯鹼（Cocaine），可樂也可以做成大家都愛喝的與毒原料源研可口可樂（Coca-Cola）。古柯是古柯南美洲最具文化意義的藥用植物，古印加人將古柯稱為「神聖之葉」，化起因嚼食葉片會讓人有精神，製作相關品種的可樂種植歷史已達上千年之久。在這悠遠的與毒原料源研歷史中，不禁讓科學家好奇：現今人工種植的古柯古柯都從哪裡來？有沒有單一的起源？還是說不同時空背景下人類各自馴化了不同的古柯呢？一起來看看中研院生物多樣性研究中心的黃仁磐助研究員怎麼說。
人類馴化古柯已超過8000年
古柯原產於南美洲，化起嚼食葉片有提神興奮的製作作用，人類馴化與種植古柯的可樂歷史，可能已超過8000年。與毒原料源研現今人工種植的古柯古柯有四種，它們從何而來？是化起只有單一起源，後來傳向各地，衍生出多個品種嗎？又或是不同地點的古柯愛好者，在不同時期獨自馴化了不同的古柯呢？黃仁磐2021年1月發表於《系統生物學》（Systematic Biology）的論文指出：四種馴化的古柯經歷過多次的獨立起源。
現在的四種古柯經歷過多少次馴化？
黃仁磐在美國的密西根大學取得博士，後來前往芝加哥的菲爾德自然史博物館（Field Museum of Natural History）從事博士後研究，主要的研究對象其實是甲蟲和地衣，之所以會接觸古柯研究，是因為他善於族群遺傳學、分子演化學領域的分析技術，於是一位當時在博物館的博士生Dawson M White便邀請黃仁磐合作，一同探討古柯的馴化。
所謂馴化，就是人為挑選野生的植物或動物，經過一代一代培育，將其改造為適應人類特定目的之品系。源自南美洲的馴化植物非常豐富，例如馬鈴薯、蕃薯、花生、可可等等。野生古柯種類很多，多樣性最大的是亞馬遜地區；曾經有學者推論，人為馴化的古柯皆起源自亞馬遜，後來傳播到各地，衍生出各色變化。
人類種植的古柯可分為型態各異的四個品種（varieties），原本各有地盤。亞馬遜古柯（Amazonian coca）位於亞馬遜雨林西部，主要是巴西及其鄰國，其餘三種都算分佈於安地斯地區。哥倫比亞古柯（Colombian coca）位於南美洲西北部的哥倫比亞；瓦努科古柯（Huánuco coca）位於秘魯和波利維亞海拔較高之處，又稱玻利維亞古柯（Bolivian coca）；特魯西優古柯（Trujillo coca ）位於秘魯海拔較低處，值得一提的是，可口可樂傳說中的配方，就包含特魯西優古柯的萃取物。
馴化古柯 | 英文名 | 學名 |
亞馬遜古柯 | Amazonian coca | Erythroxylum coca var.ipadu |
哥倫比亞古柯 | Colombian coca | Erythroxylum novogranatense var. novogranatense |
特魯西優古柯 | Trujillo coca | Erythroxylum novogranatense var. truxillense |
瓦努科古柯 | Huánuco coca | Erythroxylum coca var. coca |
圖│研之有物（資料來源│黃仁磐）由博物館百年收藏來回答
探討古柯起源最大的問題在於，如今古柯鹼是毋庸置疑的毒品，能用於生產古柯鹼的古柯植物，都受到法規嚴厲管制。另一方面，隨著近期的人為交流和傳播，許多古柯被移植到新的地點，不再限於原本的產地，可能會影響判斷。幸運的是，上述兩個問題，博物館都能解決！
老牌而資源充裕的菲爾德自然史博物館，蒐集各種樣本的歷史超過一百年。大約介於 1920 到 1960 年，博物館收藏不少各地採樣回來、紀錄清楚的古柯。此一年代的採樣，足以代表最近的人為干擾以前，野生與馴化古柯的分佈情形。
生物的親疏遠近，能由不同個體間的 DNA 差異判斷，通常兩者間的親戚關係愈近，彼此的遺傳差異也愈少。黃仁磐的分析對象是博物館收藏的古柯樣本（>90%）以及少數新採樣本，並從中選出424個基因……咦？等一下，為什麼是這個意味不明的數字？
這是因為古柯的遺傳學研究至今不多，科學家仍不清楚它們有多少基因；因此這項研究只著重在這424個有足夠了解的基因，分析起來比較方便。
古柯馴化可能兩次或三次，反正不只一次
如何回答「不同品種，只有一次或是多次馴化」這問題？首先，畫演化樹。
把四款人為種植的馴化古柯，和一大群野生親戚擺在一塊，根據親疏遠近畫出演化樹。假如馴化古柯只有單一起源，和野生親戚相比，它們在遺傳上應該最接近，演化樹上就會被畫在一起；相對地，倘若各地古柯是分別被馴化，它們應該會和各地的野生親戚關係更近，演化樹上將會被歸類到不同分支。
演化樹的結果相當明確，四款品種都位於不同分支，即使考量到可能有些誤差，也能清楚看出它們不能歸類到同一個共同祖先。由此推論：馴化古柯曾經歷過多次起源。
圖│研之有物（資料來源│黃仁磐）為了進一步強化論點，接下來進行模擬。大意是先人為假設不同品種間，各種不同的演化關係，再分別以程式模擬，計算各種關係的機率。獲得結果為，只有一次起源可能性非常低，可以直接排除。
機率最高的可能性，是馴化古柯經過兩次獨立起源；首先從某種野生古柯，衍生出哥倫比亞和特魯西優，後來才又由另一種野生古柯，培育出瓦努科和亞馬遜。
至於經歷三次起源的可能性，模擬所得的機率較低，卻也無法排除。在這個劇本下，野生古柯首先馴化出哥倫比亞和特魯西優，接著另一種野生古柯衍生出瓦努科，最後又一種野生古柯被改造成亞馬遜。這兒的疑惑是，瓦努科和亞馬遜古柯被馴化的年代離現在太近，累積的差異還很少，不太容易分辨。
圖│研之有物（資料來源│黃仁磐）不過不管怎麼比較，古柯被馴化不只一次，是很明確的結果。各地人為種植的古柯，遺傳上也比較接近附近生長的野生親戚，符合預期。
有趣的是，野生古柯多樣性最高的地方是亞馬遜，但是人為種植的亞馬遜古柯，反而最晚才被馴化；野生種類比較有限的安地斯地區，反倒較早品味到古柯的奧秘。
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