گوجه‌فرنگی‌هایی که معکوس تکامل یافته‌اند!

به گزارش ایسنا، وقتی محققان دانشگاه کالیفرنیا ریورساید (UC Riverside) این گوجه‌فرنگی‌های عقب‌مانده را پیدا کردند، در حال بررسی محصولات جزایر گالاپاگوس بودند تا نقش آلکالوئیدها را در ساختار آنها درک کنند.

این محصولات متعلق به خانواده بادنجانیان مانند سیب‌زمینی، بادنجان و گوجه‌فرنگی، این مولکول‌های تلخ‌مزه را برای کمک به دفع شکار توسط قارچ‌ها، حشرات و سایر حیوانات تولید می‌کنند. با این حال، آلکالوئیدهای زیاد می‌توانند گیاه را برای انسان سمی کنند.

آدام جوزویاک(Adam Jozwiak)، زیست‌شیمیدان مولکولی در دانشگاه کالیفرنیا ریورساید و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: گروه ما سخت تلاش کرده است تا مراحل مربوط به سنتز آلکالوئید را مشخص کند تا بتوانیم آن را کنترل کنیم.

چیزی که آنها به طور اتفاقی به آن برخوردند، چیزی بود که این باور رایج را که اگرچه برخی از موجودات زنده ممکن است از طریق فرآیند تکامل، صفات قدیمی خود را بازیابی کنند، اما این کار را دقیقاً از همان مسیرهای ژنتیکی انجام نمی‌دهند، به چالش می‌کشید.

آنها دسته‌ای از گیاهان گوجه‌فرنگی را در جزایر غربی گالاپاگوس که از نظر زمین‌شناسی جدیدتر هستند، پیدا کردند که ترکیبی سمی از آلکالوئیدها را تولید می‌کردند که مشابه با آلکالوئیدهای تولید شده توسط خویشاوندان بادنجانی است که میلیون‌ها سال پیش وجود داشته‌اند.

با این حال، گیاهان گوجه‌فرنگی در جزایر شرقی قدیمی‌تر، همان ترکیبی از آلکالوئیدها را تولید می‌کردند که در گوجه‌فرنگی‌های کشت‌شده مدرن یافت می‌شود.

محققان با کاوش عمیق‌تر دریافتند که دلیل تولید ترکیبی باستانی از آلکالوئیدها توسط گیاهان منطقه غربی، تغییر در چهار اسید آمینه در یکی از آنزیم‌های این گیاهان است. این تغییر که به نظر آنها احتمالاً ناشی از شرایط سخت‌تر موجود در جزایر غربی بوده است، آرایش ساختار مولکولی آلکالوئید را تغییر داده و آن را سمی‌تر کرده است.

برای آزمایش این یافته، آنها همین تغییر را در گیاهان تنباکو القا کردند که آنها نیز از نظر تکاملی تغییر جهت دادند و شروع به بیرون ریختن آلکالوئیدهای قدیمی کردند.

سپس این تیم از دی‌ان‌ای گیاهان گوجه‌فرنگی امروزی برای انجام یک آزمایش مدل‌سازی استفاده کرد تا نشان دهد که این گیاه قبل از تکامل، چگونه بوده است. مطمئناً وقتی مدل اجرا شد، نشان داد که گیاهان باستانی دقیقاً با مشخصات گیاهانی که در جزایر گالاپاگوس غربی امروزی یافت می‌شوند، مطابقت داشته‌اند.

در حالی که مفهوم «تکامل معکوس» بحث‌برانگیز است، «جوزویاک» می‌گوید یافته‌های آنها دقیقاً همین را نشان می‌دهد. اینکه گوجه‌فرنگی‌ها در زمان به عقب برگشته‌اند تا همان ترکیبات دقیق را به همان روشی که خویشاوندان باستانی خود تولید می‌کردند، بازتولید کنند.

وی افزود: بعضی از مردم به این موضوع اعتقاد ندارند، اما شواهد ژنتیکی و شیمیایی به بازگشت به حالت اجدادی اشاره دارد. مکانیسم آن وجود دارد. این اتفاق واقع رخ داده است.

«جوزویاک» می‌گوید این یافته‌ها می‌تواند دانشمندان را وادار کند تا فرگشت(تکامل) را به عنوان یک فرآیند سیال‌تر و کمتر خطی مورد بازنگری قرار دهند و شاید حتی این ایده را در نظر بگیرند که اگر محیط‌های آنها به اندازه کافی تغییر کند، چنین فرآیندی می‌تواند در انسان‌ها نیز رخ دهد.

وی همچنین می‌گوید که کار تیمش می‌تواند دریچه‌ای به سوی نوع جدیدی از مهندسی ژنتیک بگشاید.

«جوزویاک» در پایان گفت: اگر فقط چند اسید آمینه را تغییر دهید، می‌توانید یک مولکول کاملاً متفاوت به دست آورید. این دانش می‌تواند به ما در مهندسی داروهای جدید، طراحی مقاومت بهتر در برابر آفات یا حتی تولید محصولات با سمیت کمتر کمک کند، اما ابتدا باید بفهمیم که طبیعت چگونه این کار را انجام می‌دهد. این مطالعه گامی به سوی آن هدف است.

این یافته‌ها در مجله Nature Communications منتشر شده است.