Den röda färgen stänker över trädgårdar, skogar och gårdar, locka pollinatörer med ljusa nyanser, signalerar mogen frukt och gläder både grönsaks- och blomsterträdgårdsmästare.

Men om du sätter ett rubinhallon mot en karmosinröd beta och tittar noga, du kanske bara märker:de är olika röda.

Miljontals år sedan, en familj av växter – rödbetorna och deras nära och avlägsna kusiner – träffade ett helt nytt rött pigment och kasserade det röda som används av resten av växtvärlden. Hur denna nya röda utvecklades, och varför en växt som gör båda sorters rött pigment aldrig har hittats, är frågor som länge har lockat forskare som funderar över växternas evolution.

Skriver denna vecka (9 okt, 2017) i tidskriften Ny fytolog , University of Wisconsin–Madison Professorn i botanik Hiroshi Maeda och hans kollegor beskriver en uråldrig uppluckring av en viktig biokemisk väg som satte scenen för rödbetornas förfäder att utveckla sitt karakteristiska röda pigment. Genom att utveckla ett effektivt sätt att göra aminosyran tyrosin, råvaran för den nya röda, denna växtfamilj frigjorde extra tyrosin för fler användningsområden. Senare innovationer gjorde den nyligen rikliga tyrosin röd.

De nya rönen kan hjälpa betförädlingsprogram och ge verktyg och information för forskare som studerar hur man förvandlar tyrosin till dess många användbara derivat, som inkluderar morfin och vitamin E.

"Kärnfrågan vi har varit intresserade av är hur metabola vägar har utvecklats i olika växter, och varför växter kan göra så många olika föreningar, " säger Maeda. "Betor var den perfekta starten för att ta upp frågan."

De allra flesta växter förlitar sig på en klass av pigment som kallas antocyaniner för att göra sina blad och frukter lila och röda. Men betornas förfäder utvecklade de röda och gula betalainerna, och stängde sedan av de överflödiga antocyaninerna. Förutom rödbetor, färgen finns i mangold, rabarber, quinoa och kaktusar, bland tusentals arter. Betaliner är vanliga livsmedelsfärgämnen och föds upp för av betuppfödare.

När Maeda lab doktorand och huvudförfattare till den nya uppsatsen Samuel Lopez-Nieves isolerade enzymerna i betor som producerar tyrosin, han hittade två versioner. Den ena hämmades av tyrosin - ett naturligt sätt att reglera mängden aminosyra, genom att stänga av produktionen när det är mycket av det. Men det andra enzymet var mycket mindre känsligt för reglering av tyrosin, vilket betyder att det kan fortsätta att göra aminosyran utan att bromsas. Resultatet var att rödbetor producerade mycket mer tyrosin än andra växter, tillräckligt att leka med och förvandla till betalains.

Att tänka sig att människor hade fött upp denna mycket aktiva tyrosinväg när de valde för ljusröda betor, Lopez-Nieves isolerade enzymerna från vildbetor.

"Till och med betornas vilda förfader, havsbetor, hade redan detta avreglerade enzym. Det var oväntat. Så, vår initiala hypotes var fel, säger Lopez-Nieves.

Så han vände sig till spenat, en mer avlägsen kusin som avvek från rödbetor för länge sedan. Spenat hade också två exemplar, en som inte hämmades av tyrosin, vilket betyder att den nya tyrosinvägen måste vara äldre än spenat-betans förfader. Forskarna behövde gå mycket längre tillbaka i evolutionär tid för att finna när betornas förfader utvecklades en sekund, mindre hämmat enzym.

Arbetar med medarbetare vid University of Michigan och University of Cambridge, Maedas team analyserade genomen från dussintals växtfamiljer, några som gjorde betalains och andra som divergerade innan de nya pigmenten hade utvecklats. De upptäckte att innovationen av tyrosinvägen – med ett enzym fritt för att göra mer av aminosyran – utvecklades långt före betalains. Först senare utvecklades andra enzymer som kunde förvandla det rikliga tyrosinet till de röda betalainerna.

"Vår första hypotes var att betalain-pigmentvägen utvecklades och sedan, under avelsprocessen, människor anpassade tyrosinvägen för att ytterligare öka pigmentet. Men så var det inte, " säger Maeda. "Det hände faktiskt långt tillbaka förut. Och det gav en evolutionär språngbräda mot utvecklingen av denna nya pigmentväg."

Takeaway av denna studie, säger Maeda, är att förändring av produktionen av råvaror som tyrosin öppnar nya vägar för att producera de olika och användbara föreningar som gör växter till naturens främsta kemister.

För någon okänd förfader till betor och kaktusar, denna flexibilitet i råvaror gjorde det möjligt för den att upptäcka en ny sorts röd som världen inte hade sett förut, en som fortfarande stänker över växtvärlden idag.