В современной биологии представление об эволюции как о постоянном движении к сложности и совершенству пересматривается. Новейшие научные исследования подтвердили: эволюционное развитие может иметь обратное направление. Этот феномен, известный как деволюция или регрессивная эволюция, ярко иллюстрируется на примере галапагосских помидоров, которые неожиданно для исследователей вернули себе давно утраченные защитные химические механизмы.
Об этом сообщает ProIT
Галапагосские помидоры и их эволюционный эксперимент
Дикорастущие помидоры, которые растут на Галапагосских островах и происходят от южноамериканских предков, вновь начали синтезировать токсичные молекулы, которые не производились миллионы лет. Речь идет о специфических алкалоидах, свойственных культуре пасленовых, в частности картофелю, баклажанам и перцу. Эти горькие соединения выполняют роль природных пестицидов, защищая растения от насекомых, грибков и травоядных животных. Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside) заинтересовались причиной возвращения помидоров к производству этих древних защитных веществ, поскольку на Галапагосах для растений практически нет природных врагов.
«Мы обычно такого не ожидаем, — объяснил молекулярный биохимик Адам Йозвяк. — Но вот это происходит в режиме реального времени на вулканическом острове».
Во время анализа более 30 образцов помидоров из различных частей архипелага выяснилось, что растения с восточных островов производят алкалоиды, характерные для современных сортов. Напротив, помидоры с западных островов синтезируют соединения, которые по химической структуре идентичны тем, что производились их далекими родственниками – баклажанами. Существенная разница оказалась в стереохимии, то есть в пространственном расположении молекул. Ученые установили, что изменение всего лишь четырех аминокислот в одном ферменте привело к трансформации современной молекулы в древнюю. Этот факт подтвержден лабораторными экспериментами, когда соответствующие гены были искусственно вставлены в табак, и растение сразу начало производить древние соединения.
География влияет на эволюционный процесс
Обратная эволюция галапагосских помидоров тесно связана с особенностями географии островов. Восточные острова отличаются большим биологическим разнообразием и стабильностью, тогда как западные являются более молодыми, с менее развитым грунтом и более суровыми условиями. Именно здесь, по мнению исследователей, восстановление предковых молекул может обеспечивать растениям лучшую защиту.
Чтобы окончательно подтвердить деволюцию, команда ученых провела моделирование на основе современной ДНК, реконструируя черты давно вымерших предков. Результаты показали, что химические свойства помидоров с западных островов очень близки к свойствам, которые имели их предки. Несмотря на скептицизм отдельных ученых относительно самой концепции регрессивной эволюции, Адам Йозвяк убежден:
«Генетические и химические доказательства указывают на возвращение к предковому состоянию. Механизм существует. Это произошло».
Если подобное изменение происходит у одного вида, оно теоретически возможно и для других организмов, в том числе для людей, если окружающая среда изменится существенно. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, значительно расширяет наше понимание эволюционных процессов. Как подчеркивает Йозвяк, изменение всего лишь нескольких аминокислот может кардинально изменить свойства молекулы, а полученные знания открывают новые перспективы для медицины, сельского хозяйства и биотехнологий.
