Na młodych, wulkanicznych wyspach Galápagos dziko rosnące pomidory dokonują czegoś, co wydawało się niemożliwe – cofają się w ewolucji, przywracając utracone miliony lat temu chemiczne mechanizmy obronne. Nowe informacje w tej sprawie przedstawili naukowcy z University of California w Riverside.
Jak podała strona news.ucr.edu, chodzi o pomidory rosnące dziko na młodych, skalistych wyspach południowej części archipelagu Galapagos. Naukowcy odkryli, że zaczęły one produkować alkaloidy, które pojawiały się na wcześniejszych etapach ewolucji tych warzyw. Współczesne odmiany pomidorów również wytwarzają alkaloidy, jednak o innej strukturze i cechach.
Badacze opisują to nietypowe zjawisko jako możliwy przypadek "odwrotnej ewolucji".
Alkaloidy to gorzkie związki chemiczne, które pomidory, ziemniaki, bakłażany i inne rośliny psiankowate produkują jako formę ochrony. Substancje te działają jak wbudowane pestycydy, odstraszając owady, grzyby i zwierzęta roślinożerne.
Temat jest istotny dla naukowców, ponieważ alkaloidy mogą być problematyczne w uprawach. W wysokich stężeniach są toksyczne dla ludzi, dlatego ważne jest zrozumienie procesu ich produkcji i ograniczenie ich obecności w jadalnych roślinach.
Naukowcy przeanalizowali ponad 30 próbek pomidorów z różnych miejsc na wyspach. Stwierdzili, że rośliny na wschodnich wyspach produkowały te same alkaloidy, które występują w nowoczesnych uprawianych pomidorach. Natomiast na wyspach zachodnich pomidory wytwarzały wersję alkaloidów o strukturze charakterystycznej dla warzyw sprzed milionów lat.
Różnica ta wynika ze stereochemii, czyli sposobu ułożenia atomów w przestrzeni trójwymiarowej. Dwie cząsteczki mogą zawierać dokładnie te same atomy, ale zachowywać się zupełnie inaczej w zależności od ich ułożenia.
Aby zrozumieć, jak pomidory dokonały tej zmiany, badacze zbadali enzymy, które składają te cząsteczki alkaloidów. Odkryli, że zmiana zaledwie czterech aminokwasów w jednym enzymie wystarczyła, by odwrócić strukturę cząsteczki z nowoczesnej na pierwotną.
Udowodnili to, syntetyzując geny kodujące te enzymy w laboratorium i wprowadzając je do roślin tytoniu, które natychmiast zaczęły produkować stare związki.
Aby potwierdzić kierunek zmian w pomidorach z Galapagos zespół przeprowadził rodzaj modelowania ewolucyjnego, które wykorzystuje współczesne DNA do wnioskowania o cechach dawno wymarłych przodków. Pomidory na młodszych wyspach odpowiadały temu, co prawdopodobnie produkowali ich wcześni przodkowie.
Zmiana nie wystąpiła na starszych, stabilniejszych i bardziej różnorodnych biologicznie, wschodnich wyspach. Tamtejsze pomidory produkowały alkaloidy, które są typowe dla współczesnych roślin.
Naukowcy podejrzewają, że to bardziej surowe środowisko młodszych wysp może napędzać powrót do dawnych cech.
Jak twierdzą naukowcy, nazwanie tego zjawiska odwrotną ewolucją jest odważne. Choć ponowne pojawienie się dawnych cech zostało udokumentowane u węży, ryb, a nawet bakterii, rzadko jest to proces tak wyraźny i tak chemicznie precyzyjny.
Kwestia ewentualnej odwrotnej ewolucji jest w środowisku naukowym sprawą kontrowersyjną. Wynika to z tego, że procesy ewolucyjne zazwyczaj postrzega się jako jednokierunkowy marsz ku adaptacji do środowiska. Teoretycznie nie powinny więc istnieć możliwości powrotu do cech kiedyś utraconych.
Mimo że organizmy czasem odzyskują cechy podobne do tych, które obecne były u przodków, zrobienie tego dokładnie tymi samymi ścieżkami genetycznymi jest rzadkie i trudne do udowodnienia. Wygląda jednak na to, że takie zjawisko wystąpiło właśnie w przypadku tych pomidorów.
Skoro tego typu zmiana wystąpiła w pomidorach, być może jest możliwa również w przypadku innych gatunków.
Myślę, że mogłoby się to zdarzyć u ludzi. Nie wydarzyłoby się to w rok czy dwa, ale z czasem, może, jeśli warunki środowiskowe zmienią się wystarczająco - twierdzi Adam Jozwiak, biochemik molekularny z UC Riverside i główny autor badania.
Naukowiec nie zajmuje się badaniem ludzi, ale jego założenie, że ewolucja jest bardziej elastyczna, niż sądzimy, jest poważne.
Jeśli zmienisz zaledwie kilka aminokwasów, możesz uzyskać zupełnie inną cząsteczkę. Ta wiedza może pomóc nam w tworzeniu nowych leków, projektowaniu lepszej odporności na szkodniki, a nawet w produkcji mniej toksycznych warzyw. Ale najpierw musimy zrozumieć, jak natura to robi. To badanie jest krokiem w tym kierunku - podsumował badacz.
