Забытое оружие предков: это растение вернуло себе древние яды

Эволюция, как оказалось, может не только двигаться вперёд, но и возвращаться к истокам, перематывая миллионы лет назад.

Удивительное открытие, сделанное на Галапагосских островах, показало, что дикие помидоры способны воссоздавать черты своих далёких предков, возвращаясь к давно забытым свойствам. Это явление, названное "обратной эволюцией", заставляет пересмотреть привычные представления о биологической адаптации и открывает новые горизонты в понимании природы.

Обычно эволюция воспринимается как процесс, в котором виды постепенно приобретают новые характеристики, чтобы лучше приспособиться к окружающей среде. Однако исследование, проведённое на Галапагосских островах, показало, что в некоторых случаях развитие может пойти в обратном направлении. Дикие помидоры, произрастающие на этом архипелаге, вместо того чтобы продолжать развивать современные свойства, начали вырабатывать химические соединения, характерные для их предков, живших миллионы лет назад.

Этот процесс, который исследователи называют "деэволюцией", демонстрирует, что при определённых условиях возврат к прошлому может быть более выгодным для выживания.

Речь идёт о химических веществах, известных как алкалоиды, которые растения используют для защиты от вредителей и хищников. Современные культивируемые помидоры производят определённый тип алкалоидов, но дикие виды с Галапагосских островов, особенно с более суровых западных островов, вернулись к выработке древних форм этих соединений.

Эти алкалоиды напоминают те, что встречаются у родственных растений, таких как баклажаны, и, по-видимому, обеспечивают более эффективную защиту в сложных экологических условиях. Таким образом, "обратная эволюция" стала для этих растений способом выживания, активировав давно забытые механизмы защиты.

Ключевым элементом этого процесса оказался фермент GAME8, который отвечает за формирование химической структуры алкалоидов. Исследователи обнаружили, что небольшая мутация в гене, кодирующем этот фермент, изменила всего несколько аминокислот, что привело к возвращению алкалоидов к их древней форме. Чтобы проверить эту гипотезу, модифицированную версию фермента ввели в растения табака, и те начали производить алкалоиды, характерные для предков, подтвердив, что даже минимальные генетические изменения могут запустить процесс "обратной эволюции".

Интересно, что не все галапагосские помидоры демонстрируют одинаковое поведение. На восточных островах, которые старше и экологически более разнообразны, растения сохраняют современные алкалоиды.

В то же время на более молодых и суровых западных островах давление окружающей среды, вероятно, вынудило помидоры вернуться к химическим свойствам прошлого. Этот пример показывает, насколько гибким и контекстуальным может быть эволюционный процесс, где старые черты могут вновь проявляться, если того требуют условия.

Естественно, возникает вопрос: возможно ли, что подобный процесс затронет и человечество? Один из авторов исследования отметил, что теоретически это не исключено. Он пояснил, что все организмы подвержены эволюционным изменениям, и если окружающая среда радикально изменится на длительный срок, некоторые древние черты могут вновь проявиться.

Однако он подчеркнул, что это лишь гипотеза, которая потребовала бы миллионов лет и остаётся крайне спекулятивной.

Важно уточнить, что речь идёт о диких видах помидоров, которые не используются в пищу. Поэтому на данный момент это открытие не влияет на сельскохозяйственные культуры или наш рацион. Тем не менее, если бы подобные изменения произошли в культивируемых сортах, это могло бы повлиять на взаимодействие токсинов с нашей пищеварительной системой или микробиомом кишечника, хотя пока это остаётся лишь теоретическим предположением.

Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, стало настоящим уроком о том, насколько сложным и многогранным может быть эволюционный процесс. Оно показывает, что развитие — это не всегда прямой путь вперёд, а иногда круг, в котором прошлое может быть использовано для решения задач настоящего.

Открытие "обратной эволюции" у галапагосских помидоров побуждает нас переосмыслить, как организмы адаптируются к вызовам окружающей среды, и углубляет наше понимание механизмов, формирующих жизнь на Земле.

Уточнения

Гала́пагос — группа островов на востоке экваториальной части Тихого океана, в 972 км к западу от Эквадора, состоящая из 13 основных вулканических островов, 6 небольших островов и 107 скал и намывных территорий.