Udokumentowano odwrotną ewolucję w przyrodzie. "Niektórzy w to nie wierzą"

Na młodych, wulkanicznych wyspach Galapagos naukowcy zaobserwowali coś, co do niedawna wydawało się niemożliwe – dziko rosnące pomidory cofnęły się w ewolucji, odzyskując cechy swoich odległych przodków. To zjawisko, określane mianem "odwrotnej ewolucji", może rzucać nowe światło na procesy adaptacyjne roślin — i nie tylko.

Badacze z University of California w Riverside oraz Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu przeanalizowali 56 próbek pomidorów zebranych na wyspach Galapagos. Odkryli, że rośliny z zachodnich, młodszych wysp produkują toksyczne alkaloidy o strukturze chemicznej, która przypomina związki występujące w... bakłażanach. 

Związki te nie były obecne u pomidorów od milionów lat.

Jak wyjaśnia dr Adam Jozwiak, biochemik molekularny i główny autor badania, "to nie jest coś, czego się spodziewamy — a jednak się dzieje, i to na naszych oczach, na wulkanicznej wyspie".

Klucz do zrozumienia tej niezwykłej przemiany leży w biochemii. Naukowcy zidentyfikowali enzym odpowiedzialny za produkcję alkaloidów i odkryli, że wystarczyła zmiana zaledwie czterech aminokwasów, by roślina zaczęła syntetyzować zupełnie inną, starożytną wersję tych związków.

Potwierdzili to eksperymentalnie, wprowadzając odpowiednie geny do roślin tytoniu, które natychmiast zaczęły wytwarzać "prehistoriczne" cząsteczki. To pokazuje, jak niewielkie zmiany w kodzie genetycznym mogą prowadzić do fundamentalnych przekształceń w funkcjonowaniu organizmów.

Zaskakujące jest również to, że kierunek tych zmian ściśle wiąże się z geografią. Na starszych, biologicznie bogatszych wyspach wschodnich, pomidory produkują współczesne wersje alkaloidów. Z kolei na zachodzie archipelagu, gdzie gleba jest uboga, a warunki bardziej surowe, rośliny "sięgają" po dawny, skuteczniejszy mechanizm obronny.

"Może się okazać, że cząsteczka przodków zapewnia lepszą ochronę w trudniejszych warunkach zachodnich" — tłumaczy Jozwiak.

Choć przypadki "cofnięcia" się ewolucji znane są z badań nad rybami, wężami czy nawet bakteriami, nigdy wcześniej nie udało się tak precyzyjnie i jednoznacznie zidentyfikować mechanizmu tego zjawiska. Tu nie chodzi o przypadkową mutację, ale o wyraźny powrót całych populacji do dawnego szlaku biochemicznego.

To, co dzieje się na Galapagos, może być jednym z najlepiej udokumentowanych przykładów odwrotnej ewolucji w przyrodzie. Jak podkreśla Jozwiak: "Niektórzy w to nie wierzą. Ale dowody genetyczne i chemiczne wskazują na powrót do stanu przodków. Mechanizm istnieje. To się stało".

Oprócz biologicznej sensacji, odkrycie to niesie praktyczne konsekwencje. Alkaloidy w dużych stężeniach mogą być toksyczne także dla ludzi. Zrozumienie, jak rośliny je produkują — i jak można tym procesem sterować — może pomóc w projektowaniu mniej toksycznych upraw, odpornych na szkodniki i bardziej przyjaznych dla zdrowia.

"Jeśli zmienisz tylko kilka aminokwasów, możesz otrzymać zupełnie inną cząsteczkę" — mówi Jozwiak. — "Ta wiedza może pomóc w opracowaniu nowych leków, lepszych pestycydów czy bezpieczniejszych warzyw. Ale najpierw musimy zrozumieć, jak robi to natura. To badanie to pierwszy krok".

Choć badanie koncentruje się na roślinach, jego implikacje mogą wykraczać poza botanikę. Teoretycznie, jeśli odpowiednie warunki środowiskowe utrzymają się wystarczająco długo, podobne zjawiska mogłyby wystąpić także u innych gatunków, w tym ludzi.

Źródło: Science Alert, Futurity