Galapagų pomidorai keičia evoliucijos eigą ir sugrįžta prie senovinių savybių

Mokslinikai užfikstavo genetinio atavizmo atvejį Galapagų salose

Kalifornijos Riversaido universiteto (JAV) ir Veicmano mokslo instituto (Izraelis) tyrėjų komanda užfiksavo išskirtinį reiškinį: Galapagų salose augantys laukiniai pomidorai ne tik mutuoja, bet ir, regis, atsisako milijonus metų formuotų genetinių pokyčių. [2] Jie sugrįžta prie senovinės biocheminės sandaros – tokios, kokia būdinga nebe šiuolaikiniams pomidorams, o jų protėviams, artimesniems baklažanams.

„Tai tikrai nestandartinis evoliucijos scenarijus. Tačiau tai vyksta čia ir dabar – tikroje, gyvoje aplinkoje“, – sako pagrindinis tyrimo autorius, molekulinės biochemijos specialistas dr. Adamas Jožviakas. [1]

Reiškinys, kai evoliucijos eiga tarsi atsisuka atgal, mokslinėje literatūroje vadinamas genetiniu atavizmu. Visgi šiuo atveju svarbu tai, kad pokyčiai apima visą populiaciją, o ne pavienius individus, o tai reiškia, kad spaudimas gamtinėje atrankoje turi būti labai stiprus.

Senovinės alkaloidų formos

Pomidorų „deevoliucija“ pasireiškia per alkaloidus – kartaus skonio junginius, kuriuos augalai gamina apsisaugodami nuo vabzdžių, grybelių ir žolėdžių. Nors Galapagų salose stambių gyvūnų mažai, augalai vis tiek turi gintis. Tyrėjai ištyrė 56 mėginius iš dviejų rūšių pomidorų – Solanum cheesmaniae ir Solanum galapagense – augančių skirtingose salyno dalyse.

Rytinėse, senesnėse salose augantys pomidorai gamina šiuolaikinius, „švelnesnius“ alkaloidus, artimus tiems, kurie randami mūsų vartojamuose kultūriniuose pomidoruose. Tuo tarpu vakarinėse, jaunesnėse ir uolingesnėse salose, tie patys augalai sintetina senovinę, primityvesnę alkaloido versiją – identišką tai, kuri būdinga baklažanų protėviams ir siekia kelis milijonus metų atgal.

„Stereochemija – tai molekulės struktūra erdvėje. Nors atomai tie patys, vos keli jų pokyčiai leidžia molekulei veikti visiškai kitaip“, – aiškina dr. Jožviakas.

Keturios amino rūgštys, pakeičiančios viską

Toks alkaloidų poslinkis nėra atsitiktinis. Tyrėjai nustatė, kad pokyčius lemia vienas konkretus fermentas. Jame vos keturių amino rūgščių mutacija visiškai pakeičia alkaloido cheminę sandarą. Laboratorijoje šios mutacijos buvo atkurtos tabako augaluose, kurie pradėjo gaminti tuos pačius senovinius junginius.

Geografiškai pokyčiai taip pat logiški: rytinės, senesnės salos yra stabilesnės, su turtingesne augmenija - ten pomidorai išlaikė „dabartines“ chemines savybes. Tuo tarpu vakarinėse, jaunesnėse salose, kur dominuoja lavos laukai, skurdi dirva ir mažesnė biologinė įvairovė, pomidorai pasirinko senovinį cheminės apsaugos būdą. Tyrėjų nuomone, atšiauresnė aplinka paskatino šį genetinį žingsnį atgal.

Reikšmė biotechnologijai

Tyrimo pasekmės gali būti reikšmingos ne tik augalų evoliucijos supratimui, bet ir žemės ūkiui bei medicinai. Supratimas, kaip natūraliai kinta fermentai ir kokios mutacijos lemia visai kitokių molekulių atsiradimą, gali padėti kurti saugesnes daržoves, tikslesnius augalinius vaistus ar augalus su integruota apsauga nuo kenkėjų.

„Pakeitus vos kelias amino rūgštis, galima sukurti visiškai kitokį junginį. Tai atveria galimybes kurti mažiau toksišką produkciją, naujus pesticidus ar net vaistus“, – teigia Jožviakas. – „Bet pirmiausia turime suprasti, kaip tai daro pati gamta.“

Šis atradimas taip pat kelia filosofinių klausimų apie pačią evoliucijos prigimtį. Galbūt ji nėra vienkryptis kelias į sudėtingumą, o lanksti adaptacijos sistema, kuri, esant reikalui, leidžia organizmui atsigręžti atgal – į tai, kas kadaise jau veikė.