Nature: Galapagos-tomater udfordrer evolutionens love
En opdagelse offentliggjort i Nature Communications sætter spørgsmålstegn ved den klassiske postulat om evolutionens irreversibilitet – Dollo’s lov – og åbner nye perspektiver for avl af afgrøder, der er modstandsdygtige over for skadedyr og miljøbelastninger.
Udtrykket ‘devolution’ forstås her som genoprettelse af træk, der er gået tabt hos forfædrene: hos tomater af familien Solanaceae er et gen, der er ansvarligt for syntesen af kraftige alkaloid-toksiner (som tomatine), der beskytter planter mod insekter og svampe, blevet genaktiveret.
Under normale omstændigheder er denne form for genregulering med tiden forsvundet, men de vilde former på Galapagos har vist sig at være i stand til at ‘vende tilbage’ til deres oprindelige tilstand.
Opdagelsen af ‘devolution’ hos vilde tomater fra Galapagos ændrer vores opfattelse af genetisk tilpasningsfleksibilitet og kan blive nøglen til udvikling af mere levedygtige afgrøder. Nature Communications har allerede kaldt denne forskning “en revolution inden for evolutionsbiologi” — og den er kun lige begyndt.
Forskningsforløb
- Objekt: vild tomat (Solanum galapagense) fra forskellige øer i øgruppen.
- Metode: sammenligning af sekvenser af genet PUN1, der styrer produktionen af glycocaloider, hos populationer på de østlige (gamle) og vestlige (unge) øer.
- Resultat: Planter fra de vestlige øer viste punktmutationer, der genoprettede fermentets fulde proteinstruktur, hvilket blev bekræftet af molekylære analyser og toksicitetstests af ekstrakter.
Hvorfor er det vigtigt
- Afprøvning af Dollo’s lov
Den klassiske hypotese hævder, at komplekse træk ikke genoprettes efter tab. Men data fra Nature Communications viser en direkte omvendt tendens for disse træk under naturlige forhold.
- Tilpasning til lokale forhold
På unge øer adskiller jordens sammensætning og skadedyrssamfundet sig fra de gamle, og den »genopståede« beskyttelse giver en konkurrencemæssig fordel i kampen mod lokale planteædere.
- Vidtrækkende konsekvenser
Forståelsen af mekanismerne bag omvendt evolution kan bidrage til at fremavle nye sorter af kulturplanter og genoprette de beskyttende egenskaber, der er gået tabt i løbet af selektionen, uden brug af genteknologi.
Ekspertudtalelser
Adam Jozwiak, hovedforfatter af undersøgelsen:
Vi forventede kun at se regulatoriske ændringer, men den reelle genoprettende mutationsreversering overraskede selv skeptikerne. Denne proces foregår live i evolutionen – og den er langt mere dynamisk, end vi troede.
Nogle forskere mener, at der ikke er tale om en fuldstændig degeneration, men om en reaktivering af reservevarianter af genet, der har »sovet« i genomet. Molekylære data tyder dog på en tilbagevenden til den oprindelige nukleotidkomposition.
Perspektiver og videre forskning
- Selektion: overførsel af det genoprettede gen til dyrkede tomater for at øge deres modstandsdygtighed over for skadedyr.
- Økologi: analyse af andre endemiske arter på Galapagos for lignende reverse mutationer.
- Klimatiske udfordringer: undersøgelse af, hvordan hurtige ændringer i miljøet stimulerer fremkomsten af devolutionære processer hos planter og dyr.
