"Відмотали" еволюцію на мільйони років: як галапагоські помідори відновили давній захист від шкідників
Галапагоські помідори з архіпелагу в Тихому океані виділяють незвичайну суміш речовин, аби відлякувати комах, грибків та рослиноїдних тварин.
Ці дикорослі фрукти ніби "відмотали" еволюцію на мільйони років назад, адже саме тоді втратили цей механізм захисту. Вчені виявили, що "кроку назад" в еволюції вдалося досягти завдяки невеликій зміні в молекулах рослини.
Про це йдеться в дослідженні, яке опублікували в Nature Communications, пише IFLScience.
Зазвичай еволюцію уявляють як прогрес в одному напрямку, за якого вид стає все кращим з часом. Однак галапагоські помідори продемонстрували, що цей процес багато складніший.
Ці рослини походять від своїх південноамериканських "родичів", які, ймовірно, на острови занесли птахи. Тепер помідори почали виробляти токсичний молекулярний коктейль, чого не робили вже мільйони років.
Йдеться про алкалоїди – речовини, які виробляють пасльонові, як-от картопля, баклажани, перець та помідори. Ці молекули з гірким смаком виконують для рослин функцію природних пестицидів – відлякують комах, грибків та тварин від поїдання рослини чи її плодів.
У невеликих концентраціях алкалоїди не шкідливі для людей, але більша їхня концентрація може бути токсичною. Тому вчені з Каліфорнійського університету Ріверсайд вирішили з‘ясувати, як помідори виділяють ці речовини.
"Наша команда наполегливо працювала над описом етапів синтезу алкалоїдів, щоб ми могли спробувати контролювати його", – пояснив молекулярний біохімік Адам Йозвяк.
Науковці побачили, що помідори зі східної частини островів виробляють ті ж алкалоїди, що й сучасні культивовані томати, а із заходної – сполуки з хімічним відбитком їхніх давніх "родичів" – баклажанів.
Виявилося, що різниця між рослинами полягає в тому, як їхні молекули розташовані в тривимірному просторі. Вчені з’ясували, що незвичайні помідори здійснили "крок назад в еволюції", змінивши чотири амінокислоти в одному ферменті. Цієї різниці було достатньо, щоб фрукт змінив структуру молекули з сучасної на давню.
Дослідники вважають, що зміна не була випадковою – західні острови молодші порівняно зі східними, їхній ландшафт бідніший, а ґрунт гірший.
"Можливо, молекула предків забезпечує кращий захист у суворіших західних умовах", – припустив Йозвяк.
Крім того, науковці провели еволюційне моделювання і за ДНК визначили, що західні помідори дійсно виділяли речовини схожі на ті, якими захищалися їхні ранні предки.
"Генетичні та хімічні докази вказують на повернення до стану предків. Механізм існує. Це сталося.
Якщо змінити лише кілька амінокислот, можна отримати зовсім іншу молекулу. Ці знання можуть допомогти нам розробити нові ліки, покращити стійкість до шкідників або навіть вирощувати менш токсичні продукти.
Але спершу ми маємо зрозуміти, як це відбувається в природі. Наше дослідження – один крок до цього", – каже дослідник.
Раніше ми розповідали, чому раніше помідори вважали отруйними та чому це змінилося з часом.
