Obrnuta evolucija? Paradajz na Galapagosu iznenadio naučnike

Nedavno dokumentovan primer divljeg paradajza koji raste na crnim stenama Galapagosa naučnicima pruža fascinantan uvid u to kako se jedna biljna vrsta prilagođava tako što poništava genetske promene koje su se razvijale milionima godina.

Naučnici sa Univerziteta Kalifornija u Riversajdu (UC Riverside) i Instituta Vajcman iz Izraela navode da ovaj primer dokazuje da vrste mogu da ponište određene promene nastale kroz evoluciju.

„To nije nešto što obično očekujemo“, kaže molekularni biohemičar Adam Jožvjak sa UC Riverside. „Ali evo ga – dešava se upravo sada, na jednom vulkanskom ostrvu.“

Tim istraživača analizirao je 56 uzoraka paradajza sa Galapagosa, obuhvatajući dve vrste: Solanum cheesmaniae i Solanum galapagense. Fokusirali su se na prisustvo alkaloida – toksičnih hemikalija koje biljke koriste za odbranu od predatora.

Kod S. cheesmaniae, otkrili su da se vrsta alkaloida razlikuje u zavisnosti od dela ostrva. Na istočnim ostrvima biljke proizvode alkaloide slične onima kod uzgajanog paradajza širom sveta. Međutim, na zapadu, otkriven je stariji, „prapovijesni“ oblik alkaloida, sličan onom koji postoji kod srodnih biljaka poput plavog patlidžana – i to milionima godina unazad.

Daljim laboratorijskim analizama i genetskim modelovanjem, istraživači su identifikovali enzim koji je odgovoran za proizvodnju tih alkaloida i potvrdili da je njegovo poreklo drevno. Promenom samo nekoliko aminokiselina, biljka je "prebacila prekidač" i počela da proizvodi stariju verziju molekula.

Slični „evolutivni povratci“ – poznati kao genetski atavizmi – ranije su zabeleženi, ali uglavnom u eksperimentalnim uslovima. Jedan od poznatih primera su kokoške kojima su genetskim inženjeringom aktivirani drevni geni za rast zuba.

U slučaju galapagoskog paradajza, međutim, važno je to što se ovakva promena proširila na celu populaciju biljaka – i to ne samo jednim genom, već povratkom više gena na stariju verziju. To ukazuje na snažan selekcioni pritisak iz okoline.

Još jedna zanimljivost: zapadni deo Galapagosa, gde su pronađeni ovi drevni molekuli, geološki je mlađi – star manje od pola miliona godina – i znatno siromašniji hranljivim materijama. Upravo ta negostoljubiva sredina verovatno je „naterala“ biljku da se evolutivno vrati unazad, u potrazi za boljim prilagođavanjem.

Ovo otkriće ne samo da baca novo svetlo na dinamiku evolucije, već otvara i nova vrata za genetski inženjering biljaka – preciznim menjanjem njihove hemije radi koristi poput otpornosti na štetočine, niže toksičnosti ili čak razvoja novih lekova.

„Ako promenite samo nekoliko aminokiselina, možete dobiti potpuno drugačiji molekul“, kaže Jožvjak. „To znanje može nam pomoći da stvorimo otpornije biljke, bezbedniju hranu, pa čak i nove lekove.“

„Ali najpre moramo razumeti kako to priroda radi. Ovo istraživanje je korak u tom pravcu.“

Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Communications.