Уявлення про еволюцію як про безперервний рух до досконалості та ускладнення виявилося надто спрощеним. Нещодавнє дослідження пролило світло на дивовижне явище, відоме як деволюція або регресивна еволюція, показавши, що еволюційний шлях може іноді розвертатися назад. Яскравим прикладом цього стали галапагоські помідори, які, на подив вчених, почали відтворювати давно втрачені хімічні захисні механізми, пише T4.
Ці дикорослі помідори, які походять від південноамериканських предків, завезених на Галапагоські острови, тепер синтезують токсичні молекули, яких не виробляли мільйони років. Йдеться про алкалоїди, що є характерними для пасльонових культур, таких як картопля, баклажани та перець. Ці гіркі сполуки діють як природні пестициди, відлякуючи комах, грибки та травоїдних тварин. Дослідники з Каліфорнійського університету в Ріверсайді (UC Riverside) зацікавилися, чому саме галапагоські помідори повертаються до виробництва цих стародавніх речовин, оскільки загалом тварини на Галапагосах мають мало природних хижаків, що стосується і рослин.
Виявилося, що помідори виробляють “неправильні” алкалоїди – ті, які не зустрічалися у помідорів з моменту їхньої ранньої еволюції. “Ми зазвичай такого не очікуємо, — пояснив молекулярний біохімік Адам Йозвяк. — Але ось це відбувається в режимі реального часу на вулканічному острові”. Це спростовує уявлення про еволюцію як про односторонній процес. Іноді вона може бути циклічною, дозволяючи організмам відновлювати втрачені ознаки, навіть якщо це рідкісне явище і важко довести відновлення через ті ж самі генетичні шляхи. Проте, схоже, галапагоські помідори досягли саме такого рідкісного зворотного розвитку.
Аналізуючи понад 30 зразків помідорів з різних геологічних регіонів Галапагосів, команда виявила, що рослини зі східних островів виробляли алкалоїди, типові для сучасних культивованих помідорів. Однак помідори із західних островів синтезували сполуки, які за хімічним відбитком були ідентичні тим, що вироблялися їхніми давніми родичами – баклажанами. Ключова відмінність полягала в стереохімії – тривимірному розташуванні молекул. Виявилося, що помідори здійснили просту зміну всього чотирьох амінокислот в одному ферменті, чого було достатньо, щоб трансформувати структуру молекули з сучасної на стародавню. Дослідники підтвердили це, синтезувавши відповідні гени в лабораторії та вставивши їх у рослини тютюну, які одразу почали виробляти стародавні сполуки.
Цей еволюційний розворот не був випадковим, а корелював з географією. Східні острови є більш біологічно різноманітними та стабільними, тоді як західні – молодші, з більш безплідним ландшафтом та менш розвиненим ґрунтом. “Можливо, предкова молекула забезпечує кращий захист у суворіших західних умовах”, – припускає Йозвяк.
Щоб підтвердити, що це дійсно еволюційний розворот, команда провела моделювання, використовуючи сучасну ДНК для висновків про риси давно вимерлих предків. Результати показали, що хімічні властивості помідорів із західних островів, ймовірно, відповідають тому, що виробляли їхні ранні предки. Хоча деякі вчені скептично ставляться до концепції еволюційного зворотного розвитку, Йозвяк стверджує: “Генетичні та хімічні докази вказують на повернення до предкового стану. Механізм існує. Це сталося”.
І якщо така зміна може статися в одного виду, вона потенційно може статися й в інших, включно з людьми, якщо умови навколишнього середовища зміняться достатньо суттєво. Це дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, пропонує дивовижний розвиток у нашому розумінні еволюції, показуючи, що життя іноді може знайти шлях вперед, повертаючись до аспектів свого минулого. “Якщо змінити лише кілька амінокислот, можна отримати зовсім іншу молекулу, — сказав Йозвяк. — Ці знання можуть допомогти нам розробити нові ліки, покращити стійкість до шкідників або навіть виробляти менш токсичні продукти. Але спочатку ми повинні зрозуміти, як це робить природа. Це дослідження — один крок до цього“.
Раніше ми розповіли, коли зʼявилася перша блакитноока людина. Чи знали ви, що всі блакитноокі люди мають одного спільного предка?
