У сучасній біології уявлення про еволюцію як про постійний поступ до складності й досконалості переглядається. Новітні наукові дослідження засвідчили: еволюційний розвиток може мати зворотний напрямок. Цей феномен, відомий як деволюція або регресивна еволюція, яскраво проілюстрований на прикладі галапагоських помідорів, які несподівано для дослідників повернули собі давно втрачені захисні хімічні механізми.
Про це розповідає ProIT
Галапагоські помідори та їх еволюційний експеримент
Дикорослі помідори, що зростають на Галапагоських островах та походять від південноамериканських предків, знову почали синтезувати токсичні молекули, які не вироблялися мільйони років. Йдеться про специфічні алкалоїди, властиві культурі пасльонових, зокрема картоплі, баклажанам і перцю. Ці гіркі сполуки виконують роль природних пестицидів, захищаючи рослини від комах, грибків і травоїдних тварин. Дослідники з Каліфорнійського університету в Ріверсайді (UC Riverside) зацікавилися причиною повернення помідорів до виробництва цих давніх захисних речовин, оскільки на Галапагосах для рослин майже немає природних ворогів.
“Ми зазвичай такого не очікуємо, — пояснив молекулярний біохімік Адам Йозвяк. — Але ось це відбувається в режимі реального часу на вулканічному острові”.
Під час аналізу понад 30 зразків помідорів з різних частин архіпелагу з’ясувалося, що рослини зі східних островів продукують алкалоїди, характерні для сучасних сортів. Натомість помідори із західних островів синтезують сполуки, які за хімічною структурою ідентичні тим, що вироблялися їхніми далекими родичами – баклажанами. Суттєва різниця виявилася у стереохімії, тобто у просторовому розташуванні молекул. Вчені встановили, що зміна лише чотирьох амінокислот в одному ферменті призвела до трансформації сучасної молекули на стародавню. Цей факт підтверджено лабораторними експериментами, коли відповідні гени були штучно вставлені у тютюн, і рослина одразу почала виробляти стародавні сполуки.
Географія впливає на еволюційний процес
Зворотна еволюція галапагоських помідорів тісно пов’язана з особливостями географії островів. Східні острови відзначаються більшою біологічною різноманітністю та стабільністю, тоді як західні є молодшими, з менш розвиненим ґрунтом і суворішими умовами. Саме тут, на думку дослідників, відновлення предкових молекул може забезпечувати рослинам кращий захист.
Щоб остаточно підтвердити деволюцію, команда науковців провела моделювання на основі сучасної ДНК, реконструюючи риси давно вимерлих предків. Результати показали, що хімічні властивості помідорів із західних островів дуже близькі до властивостей, які мали їхні пращури. Попри скептицизм окремих вчених щодо самої концепції регресивної еволюції, Адам Йозвяк переконаний:
“Генетичні та хімічні докази вказують на повернення до предкового стану. Механізм існує. Це сталося”.
Якщо подібна зміна відбувається у одного виду, вона теоретично можлива і для інших організмів, зокрема для людей, якщо навколишнє середовище зміниться суттєво. Дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, значно розширює наше розуміння еволюційних процесів. Як підкреслює Йозвяк, зміна всього кількох амінокислот може кардинально змінити властивості молекули, а отримані знання відкривають нові перспективи для медицини, сільського господарства та біотехнологій.
