На по-младите, все още незасегнати от ерозията Галапагоски острови с черни скали, диворастящите домати правят нещо странно. Те се отказват от милионите години еволюция, връщайки се към по-примитивно генетично състояние, което възкресява древни химически защити.
Тези домати, които произлизат от южноамерикански предци, вероятно донесени от птици, тихомълком са започнали да произвеждат токсичен молекулярен коктейл, невиждан от милиони години, който наподобява съединенията, открити в патладжана, а не в съвременния домат.
В проучване, публикувано наскоро в Nature Communications, учени от Калифорнийския университет в Ривърсайд описват това неочаквано развитие като възможен случай на "обратна еволюция" – термин, който е спорен сред еволюционните биолози.
Това е така, защото еволюцията не би трябвало да има бутон за връщане назад. Обикновено се разглежда като еднопосочен билет към адаптация, а не като обратен път обратно към някога загубени черти. Макар че понякога организмите отново придобиват характеристики, подобни на тези на своите предци, това да се прави чрез абсолютно същите генетични пътища е рядко и трудно за доказване.
Въпреки това, изглежда, че тези доматени растения правят завой назад.
Доматено растение с повече стандартни алкалоиди. Кредит: Adam Jozwiak/UCR
"Това не е нещо, което обикновено се очаква", коментира Адам Йозвяк (Adam Jozwiak), молекулярен биохимик в Калифорнийския университет в Ривърсайд и водещ автор на изследването. "Но ето го, случва се в реално време, на вулканичен остров."
Ключовите играчи в това химическо връщане назад са алкалоидите. Доматите, картофите, патладжаните и другите от семейство Картофови (Solanaceae) произвеждат тези горчиви молекули, които действат като вградени пестициди, възпирайки насекоми хищници, гъбички и тревопасни животни.
Въпреки че Галапагоските острови са известни като място, където животните имат малко хищни врагове, същото не е задължително вярно за растенията. Оттук идва и необходимостта от производство на алкалоиди.
Изследователите от Калифорнийския университет в Ривърсайд са започнали този проект, защото алкалоидите в културите могат да бъдат проблематични. Във високи концентрации те са токсични за хората, откъдето идва и желанието да се разбере тяхното производство и да се намали количеството им в ядливите части на плодовете и грудките.
"Нашата група работи усилено, за да характеризира стъпките, участващи в синтеза на алкалоиди, за да можем да се опитаме да го контролираме", обяснява Йозвяк.
Това, което прави тези галапагоски домати интересни, не е само това, че произвеждат алкалоиди, а това, че произвеждат грешни, или поне такива, които не са били наблюдавани в доматите от ранните им еволюционни дни.
Изследователите анализират повече от 30 проби от домати, събрани от различни географски местоположения на островите. Те откриват, че растенията на източните острови произвеждат същите алкалоиди, намерени в съвременните култивирани домати. Но на западните острови доматите произвеждат различна версия с молекулярния отпечатък на роднините на патладжана отпреди милиони години.
Тази разлика се свежда до стереохимията или начина, по който атомите са подредени в триизмерното пространство. Две молекули могат да съдържат абсолютно еднакви атоми, но да се държат съвсем различно в зависимост от това как са подредени тези атоми.
За да разберат как доматите са направили тази промяна, изследователите изследват ензимите, които сглобяват тези алкалоидни молекули. Те откриват, че промяната само на четири аминокиселини в един ензим е достатъчна, за да промени структурата на молекулата от съвременна към древна.
Те го доказват, като синтезират гените, кодиращи тези ензими, в лабораторията си и ги вмъкват в тютюневи растения, които веднага започват да произвеждат старите съединения.
Моделът не бе случаен. Той се съобразява с географията. Доматите на източните, по-стари острови, които са по-стабилни и биологично разнообразни, са произвели съвременни алкалоиди. Тези на по-младите, западни острови, където ландшафтът е по-неплодороден, а почвата по-слабо развита, са възприели по-старата химия.
Изследователите подозират, че околната среда на по-новите острови може да е причината за връщането назад.
"Възможно е предшественикът на молекулата да осигурява по-добра защита в по-суровите условия на западните острови", предполага Йозвяк.
Карта на архипелага Галапагос. Червените триъгълници маркират местоположенията на образци на S. galapagense. Червените, жълтите и лилавите дискове показват местоположенията на екземпляри от S. cheesmaniae, които акумулират съответно 7%, 20% и 45% от 25R α-томатина. Различните нюанси на синьото представляват възрастта на островите. Нарастващата дълбочина на цвета показва по-голяма възраст на острова (My – милиона години). Кредит: Adam Jozwiak et al, Enzymatic twists evolved stereo-divergent alkaloids in the Solanaceae family, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59290-4
За да проверят посоката на промяната, екипът е провел вид еволюционно моделиране, което използва съвременна ДНК, за да изведе заключения за чертите на отдавна изчезнали предци. Доматите на по-младите острови вероятно са съвпадали с това, което тези ранни предци са произвеждали.
Все пак, да се нарече това "обратна еволюция", е твърде смело. Въпреки че повторната поява на стари черти е документирана при змии, риби и дори бактерии, тя рядко е толкова ясна или толкова химически прецизна.
"Някои хора не вярват в това", коментира Йозвяк. "Но генетичните и химичните доказателства сочат завръщане към предшественото състояние. Механизмът е налице. Случило се е."
И този вид промяна може да не се ограничава само до растенията. Ако може да се случи при доматите, теоретично би могла да се случи и при други видове.
"Мисля, че може да се случи и с хората", посочва биологът. "Няма да се случи след година или две, но може би с течение на времето, ако условията на околната среда се променят достатъчно."
Йозвяк не изучава хората, но предпоставката, че еволюцията е по-гъвкава, отколкото си мислим, е сериозна. Отдавна изгубени черти могат да се появят отново. Древните гени могат да се събудят. И както предполага това проучване, животът понякога може да намери начин да продължи напред, като се върне към миналото.
"Ако се променят само няколко аминокиселини, може да се получи напълно различна молекула", отбелязва Йозвяк. "Това познание би могло да ни помогне да разработим нови лекарства, да проектираме по-добра устойчивост на вредители или дори да произвеждаме по-малко токсични продукти. Но първо трябва да разберем как го прави природата. Нашето проучване е една стъпка към това."
Справка: Adam Jozwiak et al, Enzymatic twists evolved stereo-divergent alkaloids in the Solanaceae family, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59290-4
Източник: Tomatoes in the Galápagos are quietly de-evolving, Jules Bernstein, University of California - Riverside
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Как „зеленото побутване“ стимулира устойчивите избори на хората
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората