Galapágske paradajky prekvapujú vedcov: Vracia sa k nim dávna obrana
Nový výskum odhaľuje, že divoké paradajky na Galapágoch produkujú toxické látky, ktoré boli typické pre ich vzdialených predkov, čím spochybňujú tradičné chápanie evolúcie ako jednosmerného procesu.
Divoké paradajky na mladých ostrovoch Galapág prekvapujú evolučných biológov. Namiesto vývoja vpred sa zdá, že sa vracajú k primitívnejšiemu genetickému stavu a oživujú starodávne chemické mechanizmy.
Vedci z Kalifornskej univerzity v Riverside objavili u paradajok rastúcich na Galapágoch nečakaný jav. Tieto paradajky, ktorých predkovia pochádzajú z Južnej Ameriky, začali produkovať toxický koktail molekúl, ktorý sa u paradajok nevyskytoval milióny rokov. Zloženie látok pripomína skôr baklažány ako moderné paradajky.
Štúdia publikovaná v časopise Nature Communications popisuje tento vývoj ako možný prípad "reverznej evolúcie". Ide o termín, ktorý je medzi evolučnými biológmi kontroverzný. Evolúcia by totiž nemala mať tlačidlo "pretočiť". Zvyčajne sa na ňu pozerá ako na jednosmernú cestu k adaptácii, nie ako na kruhovú cestu späť k už strateným vlastnostiam. Hoci organizmy niekedy znovu získajú vlastnosti podobné vlastnostiam ich predkov, robiť to prostredníctvom rovnakých genetických dráh je zriedkavé a ťažko dokázateľné.
„Nie je to niečo, čo bežne očakávame,“ hovorí Adam Jozwiak, molekulárny biochemik z UC Riverside a hlavný autor štúdie. „Ale tu sa to deje v reálnom čase, na sopečnom ostrove.“
Komentár redakcie: Objav naznačuje, že evolúcia nemusí byť vždy jednosmerná a že prostredie môže hrať kľúčovú úlohu pri oživovaní dávno stratených vlastností. Táto zmena by sa teoreticky mohla vyskytnúť aj u iných druhov, vrátane ľudí, ak by sa podmienky prostredia dostatočne zmenili. Vedci veria, že lepšie pochopenie týchto mechanizmov by mohlo viesť k vývoju nových liekov, účinnejšej ochrane proti škodcom alebo k produkcii menej toxických potravín.
Kľúčovými hráčmi v tomto chemickom zvrate sú alkaloidy. Paradajky, zemiaky, baklažány a ďalšie ľuľkovité rastliny produkujú tieto horké molekuly, ktoré fungujú ako vstavané pesticídy, odrádzajú hmyzích predátorov, huby a bylinožravé zvieratá. Hoci sú Galapágy známe ako miesto, kde majú zvieratá málo predátorov, pre rastliny to nemusí platiť. Preto je potrebná produkcia alkaloidov.
Výskumníci analyzovali viac ako 30 vzoriek paradajok z rôznych geografických lokalít na ostrovoch. Zistili, že rastliny na východných ostrovoch produkujú rovnaké alkaloidy ako moderné pestované paradajky. Na západných ostrovoch však paradajky produkovali inú verziu s molekulárnym odtlačkom príbuzných baklažánov spred miliónov rokov.
Tento rozdiel spočíva v stereochémii, teda v tom, ako sú atómy usporiadané v trojrozmernom priestore. Dve molekuly môžu obsahovať úplne rovnaké atómy, ale správať sa úplne odlišne v závislosti od toho, ako sú tieto atómy usporiadané.
Na zistenie, ako paradajky prešli na inú výrobu, vedci preskúmali enzýmy, ktoré zostavujú tieto alkaloidové molekuly. Zistili, že zmena iba štyroch aminokyselín v jedinom enzýme stačí na to, aby sa štruktúra molekuly preklopila z modernej na pôvodnú. Dokázali to syntézou génov kódujúcich tieto enzýmy v laboratóriu a ich vložením do rastlín tabaku, ktoré okamžite začali produkovať staré zlúčeniny.
Vzor nebol náhodný. Bol v súlade s geografiou. Paradajky na východných, starších ostrovoch, ktoré sú stabilnejšie a biologicky rozmanitejšie, produkovali moderné alkaloidy. Paradajky na mladších, západných ostrovoch, kde je krajina pustejšia a pôda menej vyvinutá, si osvojili staršiu chémiu.
Výskumníci sa domnievajú, že prostredie na novších ostrovoch môže byť príčinou zvratu. „Je možné, že pôvodná molekula poskytuje lepšiu obranu v drsnejších západných podmienkach,“ hovorí Jozwiak.
