Na najmladších ostrovoch Galapágskyho súostrovia divoké paradajky prepisujú pravidlá evolúcie a obnovujú starobylý chemický obranný mechanizmus, ktorý zmizol pred miliónmi rokov.
Na rozpálených lávových povrchoch západných ostrovov Galapágskeho súostrovia, kde vietor odnáša takmer neúrodnú pôdu a krajina vyzerá ako z inej planéty, rastú paradajky, ktoré vyzývajú na súboj zaužívané pravidlá evolúcie. Namiesto toho, aby sa prispôsobili modernejším alebo zložitejším formám, tieto rastliny sa vracajú späť a obnovujú vlastnosti, ktoré sa považovali za navždy stratené.
Svedčí o tom nová štúdia uverejnená v Nature Communications a vykonaná skupinou vedcov z Kalifornskej univerzity v Riverside a Izraelského Weizmannovho inštitútu. Tento objav zmätol evolučných biológov: po prvýkrát s chemickou a genetickou presnosťou bol zdokumentovaný prípad „reverznej evolúcie“ u rastlín, jav, ktorý sa doteraz považoval za mimoriadne vzácny a ťažko dokázateľný.
Tieto rastliny nemutujú náhodne, ale s prekvapujúcou presnosťou oživujú starobylý biochemický mechanizmus, ktorý im umožňuje produkovať toxické zlúčeniny, ktoré sa už u ich súčasných príbuzných nevyskytujú. Inými slovami, oživujú starobylý molekulárny štít, ktorý bol pochovaný v ich DNA pred miliónmi rokov.
Predhistorická chemická ochrana
Výskum sa zameral na dva druhy divokých paradajok: Solanum cheesmaniae a Solanum galapagense, potomkov juhoamerických rastlín, ktoré pravdepodobne na ostrovy priniesli vtáky. Vedci analyzovali viac ako päťdesiat vzoriek, ktoré boli odobraté na rôznych ostrovoch súostrovia. A práve na najmladších a vulkanicky aktívnych ostrovoch, ako sú Fernandina a Isabela, bol objavený neočakávaný vzor.
Paradajky z týchto ostrovov nielenže produkovali alkaloidy – horké zlúčeniny, ktoré pôsobia ako prírodné pesticídy – ale aj archaickú verziu týchto zlúčenín, veľmi podobnú tým, ktoré sa nachádzajú v baklažánoch a ktoré sa v paradajkách od pradávna nevyskytovali. Naopak, na starších a stabilnejších východných ostrovoch rastliny naďalej produkovali moderné verzie, charakteristické pre súčasné kultúry.
Táto zmena nie je triviálna. Kľúč k rozlúšteniu leží v stereochemii: hoci „staré“ a „súčasné“ alkaloidy pozostávajú z rovnakých atómov, ich trojrozmerné usporiadanie je odlišné, čo úplne mení ich biologické správanie. Táto konfigurácia je podobná chemickému zámku: stačí minimálna zmena, aby sa zmenil spôsob jeho pôsobenia v organizme.
Všetko zmenili len štyri aminokyseliny
Aby pochopili, ako tieto rastliny dosiahli takúto transformáciu, tím identifikoval enzým zodpovedný za konečnú syntézu alkaloidov. Najprekvapujúcejším objavom bolo, že na zmenu funkcie enzýmu a jeho návrat do pôvodného stavu stačili len štyri zmeny v aminokyselinovom reťazci. Vďaka tejto mutácii rastliny obnovili schopnosť syntetizovať „praveké“ zlúčeniny.
Vedci dokonca syntetizovali tieto modifikované gény v laboratóriu a vložili ich do tabakových rastlín, ktoré začali produkovať staroveké alkaloidy. Dôkaz bol presvedčivý: nešlo o náhodu alebo jednoduchú spontánnu mutáciu, ale o funkčný a štruktúrovaný návrat k zabudnutej biochemickej ceste.
Geografické rozloženie tohto javu tiež poukazuje na ekologickú príčinu. Mladé západné ostrovy, vystavené extrémnym podmienkam, zdá sa, vyvíjajú osobitný evolučný tlak, kde obnovenie agresívnejších obranných mechanizmov môže poskytnúť životnú výhodu. V tomto kontexte prirodzený výber netlačí dopredu, ale vracia riešenia z minulosti.
Jediný prípad… alebo okno do budúcnosti?
Koncepcia „reverznej evolúcie“ vždy vyvolávala skepticizmus. Klasická teória sa domnieva, že po strate akéhokoľvek znaku je jeho opätovný výskyt prostredníctvom rovnakého genetického mechanizmu veľmi nepravdepodobný. Táto štúdia však ukazuje, že to nie je len možné, ale môže sa to diať presne, postupne a v celých populáciách.
Ojedinelé prípady boli zdokumentované už skôr, napríklad hady, ktorým sa obnovujú rudimentárne končatiny, alebo baktérie, ktoré reaktivujú staroveké gény. Nikdy však s takým stupňom chemickej detailnosti a na rastline, ktorá má globálny význam pre výživu. Veď paradajka je jednou z najkonzumovanejších potravín na svete.
Tento objav nielenže prepisuje učebnice o evolúcii rastlín, ale otvára aj nové možnosti pre genetické inžinierstvo. Ak na preprogramovanie biochemického procesu stačí zmeniť niekoľko aminokyselín, mohli by sme vytvoriť kultúry, ktoré sú odolnejšie voči škodcom, bezpečnejšie pre ľudskú konzumáciu alebo dokonca majú liečivé vlastnosti. Ale najprv, ako varuje tím, je potrebné pochopiť, ako to robí príroda.
Minulosť, ktorá nechce zmiznúť
Nakoniec, tento objav zdôrazňuje silnú myšlienku: evolúcia nie je priamou cestou k „pokroku“. Je to zložitý tanec, kolísanie, v ktorom posun vpred niekedy znamená pohľad späť. Genóm uchováva spomienky na minulé rozhodnutia, ktoré sú pripravené znovu sa objaviť, keď to okolnosti vyžadujú.
To, že sa to stalo na vzdialených a takmer nedotknutých Galapágach, nie je náhoda. Táto prírodná laboratórium, ktorá kedysi inšpirovala Darwina, nám stále dáva hlboké lekcie o pružnosti života. A možno, ako naznačuje štúdia, to, čo vidíme na týchto paradajkách, je len príkladom širšieho javu, ktorý môže ovplyvniť aj náš vlastný druh, ak sa podmienky na planéte dostatočne zmenia.
