Visszafelé forog az evolúció kereke a Galápagos paradicsomainál

A Galápagos-szigetek különös evolúciós utat bejárt lakói újabbakkal bővülhetnek egy új felfedezés alapján. A vad paradicsom (Solanum cheesmanii), amelynek elődei valószínűleg madarak segítségével érkeztek Dél-Amerikából a szigetekre, egészen szokatlanul viselkedik: olyan korábbi genetikai állapotba billent vissza, amely ősi kémiai védekező módszerekkel jár.

Évmilliók óta nem termeltek a paradicsomok olyan mérgező vegyületkoktélt, amelyet a galápagosi rokonok termelnek. E vad paradicsomok védekezésül termelt molekulái sokkal inkább hasonlítanak ahhoz, ami a padlizsánban termelődik, mint amiket a mai paradicsomokból ismerünk.

A Kaliforniai Egyetem (Riverside) kutatói és kollégáik a Nature Communications folyóiratban számoltak be a különös fejlődési útról, amelyet a visszaforduló evolúció kifejezéssel illetnek a szakemberek.

Az evolúció folyamatának nincs iránya vagy célja, minden esetben a pillanatnyi igényekhez alkalmazkodnak a változások, amelyeket a természetes szelekció irányít.

Mivel nincs iránya e folyamatoknak, hisz nem tudja egy élőlény sem, mit hoz a holnap, és milyenné kellene válnia, hogy a holnapnak megfeleljen, épp emiatt szó szerinti értelemben arról sem beszélhetünk, hogy megfordulna az evolúció iránya.

Vannak azonban olyan gének, amelyek nem tűnnek el egy-egy evolúciós változás során, hanem pusztán kikapcsolódnak, vagy épp kis változással mássá alakulnak az igényeknek megfelelően. Ilyesmi történt a galápagosi paradicsomoknál is.

A paradicsom, a krumpli és a padlizsán egyaránt a burgonyafélék közé tartozó növények, amelyek speciális alkaloidokat termelnek, hogy ezekkel szabjanak gátat a növényevők vagy a gombák támadásainak. Ezek a kesernyés méreganyagok nagy mennyiségben az ember számára is mérgezőek, emiatt is fogtak bele a kutatók a kialakulásuk vizsgálatába. A galápagosi paradicsomokról kiderült, hogy olyan alkaloidokat termelnek, amelyeket a növény az evolúciója hajnalán választott ki.

A Galápagos-szigetek különböző pontjain begyűjtött vad paradicsomok 30 mintáját elemezték a szakemberek. Kiderült, hogy a szigetek keleti tagjain gyűjtöttekben ugyanazok az alkaloidok (alfa-tomatin) voltak, amelyeket a modern paradicsomok is termelnek.

Azonban a nyugati szigeteken élők olyan molekulákat állítottak elő, amelyeket egy sok millió éve élt padlizsánszerű ős termelt. A különbség a modern és az ősi molekulák közt azok térbeli felépítésében rejlik. Bár kémiai összetételüket tekintve azonosak, az egyik molekula „balkezes” irányú, a másik pedig „jobbkezes” volt.

Az efféle, az ember két kezéhez hasonlóan balra vagy jobbra néző, ám kémiailag azonos összetételű molekulákat királis molekulának nevezzük. E tulajdonság biológiai szempontból rendkívül fontos, nagyon sok molekula esetében míg az egyik típus pozitív hatású, a tükörképe méreg. Korábban ezt nem tudtuk, és ennek köszönhetően születtek a végtag nélküli babák az 1950-es évek Contergan-botránya során.

A kismamáknak ajánlott szer egyik molekulája csökkentette a terhességi rosszullétet, azonban a hatóanyag tükörmolekulája, amelyet nem szűrtek ki a gyógyszerből, fejlődési rendellenességeket okozott. E katasztrofális hatású gyógyszer botrányát követően kezdték el a gyógyszermolekulák kiralitását komolyan vizsgálni, és megszigorítani a gyógyszerek engedélyezési szabályait.

Érdekességként érdemes megjegyezni, hogy Kurt Vonnegut kiváló író egyik regénye, a Galápagos, pont arról szól, hogy az ember önpusztító tevékenységét itt túlélt embercsoport evolúciója során elveszítette intelligenciája javát, mondhatni visszafordult az evolúciója. A helyszín, az evolúció elméletében kulcsfontosságú Galápagos-szigetek nem véletlen.

A paradicsomok különbsége a szigetek földrajzában keresendő. A keleti szigetek jöttek létre korábban, itt stabilabbak voltak a körülmények, nagyobb a biológiai változatosság rajtuk. A nyugati szigetek fiatalabbak, kevésbé stabilak a körülmények (például a talajviszonyok, vagy épp a szigetek kopárabb volta).

A nyugati szigeteken fennálló kedvezőtlenebb körülmények közepette a paradicsomok számára előnyösebb lehet az ősi típusú molekula, mert ott eltérőek lehetnek a paradicsomot fenyegető kártevők, vagy növényevők. Ezzel a „visszafordult” evolúcióval a paradicsom az ottani környezethez alkalmazkodott.

A kutatók határozottan állítják, hogy ez esetben az alkaloidot előállító enzim változásai nem véletlenszerűen, a konvergens evolúciónak megfelelően zajlottak, hanem valóban az ősi változat tért vissza. Az enzim pontosan ugyanazon a helyen mutálódott vissza, ahol az evolúció során korábban megváltozott, és így újra az ősi típusú vegyületet kezdi előállítani. Emellett kísérletileg rekonstruálták az ősi enzimet, amely ugyanazt az alkaloidot termelte, mint amit most újra látunk – ez erős érv amellett, hogy nem új alkaloidtermelő útvonal alakult ki, hanem az ősi tért vissza.