Rajčice s Galapagosa evoluiraju unatrag i proizvode drevne toksine
U rijetkom obratu evolucijske biologije, istraživači su otkrili da neke divlje biljke rajčice na Galapagosu proizvode otrovne spojeve koji vrlo nalikuju onima koje su stvorili njihovi drevni preci – što sugerira da se te biljke možda “razvijaju unatrag”.
Otkriće je napravio tim sa Sveučilišta Kalifornija, Riverside (UC Riverside), koji je proučavao kemijski sastav biljaka rajčice diljem Galapagosa kako bi bolje razumio alkaloide – gorke spojeve koje biljke iz porodice velebilje (koja uključuje rajčice, patlidžane i krumpir) koriste za odvraćanje štetnika i bolesti.
Ovi alkaloidi služe kao prirodni obrambeni mehanizmi protiv gljivica, insekata i drugih životinja. Međutim, kada se proizvode u prekomjernoj količini, mogu postati štetni za ljude.
“Naša grupa naporno je radila na karakterizaciji koraka uključenih u sintezu alkaloida, kako bismo je mogli pokušati kontrolirati“, rekao je Adam Jozwiak, molekularni biokemičar na UC Riversideu i glavni autor studije.
Ono što je tim otkrio osporilo je tradicionalne pretpostavke o evolucijskom napretku
Na geološki mlađim zapadnim otocima Galapagosa pronađene su neke biljke rajčice koje proizvode mješavinu alkaloida identičnih onima pronađenim u drevnim srodnicima patlidžana – biljkama koje su živjele prije milijuna godina. Nasuprot tome, rajčice koje rastu na starijim istočnim otocima proizvodile su alkaloide slične onima pronađenim u današnjim domaćim rajčicama.
Kako bi razumjeli uzrok ove promjene, istraživači su ispitali genetski sastav biljaka zapadnih otoka. Kemijski pomak pratili su do samo četiri promjene aminokiselina u jednom od enzima biljke. Ove manje genetske promjene bile su dovoljne da reorganiziraju molekularnu strukturu enzima, uzrokujući povratak biljke na toksičniji alkaloidni profil.
Tim vjeruje da je ovu promjenu izazvali teži uvjeti okoliša prisutni na zapadnim otocima, poput siromašnijih tla i ekstremnije klime, što je možda prisililo biljke da pojačaju svoju kemijsku obranu.
Dodatna testiranja
Kako bi dodatno potvrdili svoje nalaze, istraživači su izazvali iste promjene aminokiselina u biljkama duhana, još jednog člana porodice velebilje. Rezultat: biljke duhana također su počele proizvoditi starije, otrovnije alkaloide – što snažno sugerira da je mehanizam bio ponovljiv i da nije jedinstven za rajčice s Galapagosa.
Tim je također stvorio računalne modele koristeći modernu DNK rajčice kako bi simulirao kako bi izgledale biljke predaka prije nego što su evoluirale. Simulacija je otkrila da se alkaloidni profil drevnog modela gotovo točno podudara s profilom današnjih rajčica sa zapadnog otoka, što pojačava ideju da su se biljke vratile u ranije stanje.
Dok neki znanstvenici ostaju skeptični prema konceptu obrnute evolucije, Jozwiak vjeruje da su dokazi uvjerljivi. „Neki ljudi ne vjeruju u to“, rekao je. „Ali genetski i kemijski dokazi ukazuju na povratak u stanje predaka. Mehanizam je tu. Dogodilo se.“
Implikacije studije nadilaze akademsku znatiželju
Prema Jozwiaku, nalazi bi mogli preoblikovati način na koji znanstvenici razumiju proces evolucije – ne kao strogo linearni put, već kao nešto dinamičnije i osjetljivije na pritiske okoliša. Čak sugerira da bi se pod određenim okolnostima takvi preokreti mogli dogoditi i kod ljudi.
Osim toga, sposobnost kontrole takvih promjena na molekularnoj razini mogla bi imati praktičnu primjenu u poljoprivredi i medicini. „Ako promijenite samo nekoliko aminokiselina, možete dobiti potpuno drugačiju molekulu“, primijetio je Jozwiak. „To znanje moglo bi nam pomoći u konstruiranju novih lijekova, dizajniranju bolje otpornosti na štetočine ili čak proizvodnji manje toksičnih proizvoda. Ali prvo moramo razumjeti kako to priroda radi. Ova studija je jedan korak prema tome.“
Nalazi su objavljeni u časopisu Nature Communications.
