Na nejmladších ostrovech Galapágského souostroví divoké rajčata přepisují pravidla evoluce a reaktivují starodávnou chemickou ochranu, která vymřela před miliony let.
Mezinárodní skupina vědců zjistila, že některé druhy divokých rajčat na nejmladších ostrovech souostroví obnovují starodávnou chemickou obranu, kterou ztratily před miliony let.
Na rozžhavených lávových površích západních Galapágských ostrovů, kde vítr vane nad téměř vyčerpanou půdou a krajina připomíná jinou planetu, rostou rajčata, která vzdorují zavedeným zákonům evoluce. Místo toho, aby se přizpůsobily modernějším nebo složitějším formám, tyto rostliny obrátily svou evoluční cestu zpět a obnovily vlastnosti, které byly považovány za navždy ztracené.
Svědčí o tom nová studie publikovaná v časopise Nature Communications pod vedením skupiny vědců z Kalifornské univerzity v Riverside a Weizmannova institutu v Izraeli. Tento objev zmátl evoluční biology: poprvé byl případ „zpětné evoluce“ u rostlin zdokumentován s chemickou a genetickou přesností – koncept, který byl dosud považován za extrémně vzácný a těžko ověřitelný.
Tyto rostliny nemutují náhodně, ale naopak s úžasnou přesností obnovují starodávný biochemický mechanismus, který jim umožňuje produkovat toxické sloučeniny, které již jejich současní příbuzní nemají. Jinými slovy, obnovují starodávný molekulární štít, který byl skryt v jejich DNA miliony let.
Prehistorická chemická ochrana
Výzkum se zaměřil na dva druhy divokých rajčat : Solanum cheesmaniae a Solanum galapagense , potomky jihoamerických rostlin, které se pravděpodobně dostaly na ostrovy spolu s ptáky. Vědci analyzovali více než padesát vzorků odebraných z různých ostrovů souostroví. Nečekaná zákonitost byla objevena na nejmladších a vulkanicky aktivních ostrovech, jako jsou Fernandina a Isabela.
Rajčata na těchto ostrovech nejen produkovala alkaloidy – hořké sloučeniny působící jako přírodní pesticidy – ale také jejich archaickou verzi, velmi podobnou té, která se nachází v lilcích, což nebylo u rajčat od pradávna pozorováno.
Naopak na starších, stabilnějších východních ostrovech rostliny pokračovaly ve výrobě moderních verzí, které jsou rozšířené v současných kulturách.
Nová studie ukazuje, že některé ostrovní rostliny obnovují vlastnosti, které ztratily před miliony let.
Tato změna není triviální. Klíč k záhadě se skrývá ve stereochemii: ačkoli „starodávné“ a „moderní“ alkaloidy se skládají ze stejných atomů, jejich trojrozměrná struktura je odlišná, což zcela mění jejich biologické chování. Tato konfigurace je podobná chemickému zámku: stačí minimální změna, aby se změnila její funkce v organismu.
Celkem čtyři aminokyseliny změnily vše.
Aby pochopili, jak tyto rostliny dosáhly této transformace, vědci identifikovali enzym odpovědný za konečnou syntézu alkaloidů. Nejpozoruhodnějším objevem bylo, že k obnovení jeho funkce a návratu k původní verzi byly zapotřebí pouze čtyři změny v aminokyselinovém řetězci tohoto enzymu. Díky této mutaci rostliny znovu získaly schopnost syntetizovat „prehistorické“ sloučeniny.
Vědci dokonce syntetizovali tyto modifikované geny v laboratorních podmínkách a zavedli je do tabákových rostlin, které začaly produkovat starodávné alkaloidy.
Důkazy byly nezvratné: nejedná se o náhodu ani o jednoduchou spontánní mutaci, ale o funkční a strukturovaný návrat k zapomenuté biochemické cestě.
Geografické rozšíření tohoto jevu také poukazuje na ekologickou příčinu. Západní ostrovy, mladé a vystavené extrémním podmínkám, zřejmě zažívají jiný evoluční tlak, kde obnovení agresivnějších obranných mechanismů může být rozhodující výhodou. V tomto kontextu přirozený výběr neposouvá věci vpřed, ale spíše oživuje řešení přijatá v minulosti.
Divoký druh rajčete z Galapágských ostrovů, u kterého se znovu aktivovaly starodávné toxické sloučeniny: Rostlina rajčete pěstovaná s použitím moderních alkaloidů charakteristických pro současné odrůdy.
Jedinečný případ… nebo náhled do toho, co nás čeká?
Koncepce „zpětné evoluce“ vždy vyvolávala skepsi . Klasická teorie tvrdí, že po ztrátě znaku je jeho opětovný vznik stejnou genetickou cestou velmi nepravděpodobný. Tento výzkum však ukazuje, že to je nejen možné, ale může se to dít přesně, postupně a v celých populacích.
Konkrétní případy byly popsány již dříve, například hadi, kterým dorůstají rudimentární končetiny, nebo bakterie, které reaktivují starodávné geny. Nikdy však s takovou chemickou podrobností a u rostliny, která má celosvětový význam pro výživu. Rajčata jsou totiž jedním z nejkonzumovanějších produktů na planetě.
Tento objev nejen přepisuje učebnice evoluce rostlin, ale otevírá také nové možnosti pro genetické inženýrství. Pokud stačí modifikace několika aminokyselin k přestavbě biochemické dráhy, budeme moci vytvářet kultury odolnější vůči škůdcům, bezpečnější pro lidskou spotřebu nebo dokonce s léčivými vlastnostmi. Nejprve je však podle varování skupiny důležité pochopit, jak to dělá příroda.
Minulost, která se odmítá vytratit
Nakonec tento objev podtrhuje důležitou myšlenku: evoluce není přímá cesta k „pokroku“. Je to složitý tanec, pohyb vpřed a vzad, při kterém pohyb vpřed někdy znamená ohlédnutí se zpět. Genom uchovává paměť minulých rozhodnutí, která se projeví, když to okolnosti vyžadují.
To, že se to stalo na vzdálených a téměř nedotčených Galapágách, není náhoda. Tato přírodní laboratoř, která kdysi inspirovala Darwina, nám i nadále přináší hluboké poučení o flexibilitě života. A možná, jak naznačuje studie, to, co vidíme u těchto rajčat, může být jen jedním z příkladů rozsáhlejšího jevu, který může zasáhnout i náš vlastní druh, pokud se podmínky na planetě podstatně změní.
