От мутации к возвращению: как гены томатов активируются заново

Открытие, опубликованное в Nature Communications, ставит под сомнение классический постулат о необратимости эволюции — Dollo's law — и открывает новые перспективы для селекции культур, устойчивых к вредителям и стрессам окружающей среды .

Термин "деволюция" здесь понимается как восстановление признаков, утраченных предками: у томатов семейства пасленовых вновь включился ген, отвечающий за синтез мощных алкалоидных токсинов (вроде томатина), защищающих растения от насекомых и грибков. В обычных условиях этот путь генной регуляции со временем иссяк, но дикие формы на Галапагосе оказались способны "откатиться" к изначальному состоянию.

Открытие "деволюции" у диких томатов с Галапагоса меняет наше представление о гибкости генетической адаптации и может стать ключом к разработке более жизнестойких сельхозкультур. Nature Communications уже назвала это исследование "революцией в эволюционной биологии" — и оно только начинается.

Ход исследования

• Объект: дикий томат (Solanum galapagense) с разных островов архипелага.
• Методика: сравнение последовательностей гена PUN1, контролирующего выработку гликокалоидов, у популяций восточных (старых) и западных (молодых) островов.
• Результат: растения с западных островов показали точечные обратные мутации, восстанавливающие полноту белковой структуры фермента, что подтвердилось молекулярными анализами и тестами на токсичность экстрактов.

Почему это важно

• Испытание Dollo's Law

Классическая гипотеза утверждает: сложные признаки не восстанавливаются после утраты. Но данные Nature Communications демонстрируют прямой реверс этих признаков в природных условиях.

• Адаптация к локальным условиям

На молодых островах состав почвы и сообщество вредителей отличаются от старых, и "возрождённая" защита даёт конкурентное преимущество в борьбе с местными травоядными.

• Широкие последствия

Понимание механизмов обратной эволюции может помочь вывести новые сорта культурных растений, возвращая утраченные в ходе селекции защитные свойства без генетической инженерии.

Мнения экспертов

Адам Йозвяк, ведущий автор исследования:

"Мы ожидали, что увидим лишь регуляторные изменения, но реальный восстановительный мутационный реверс поразил даже скептиков. Этот процесс происходит в прямом эфире эволюции — и он гораздо более динамичен, чем мы думали".

Некоторые учёные считают, что речь идёт не о полной деволюции, а о реактивации резервных вариантов гена, "заснувших" в геноме. Тем не менее молекулярные данные указывают именно на возвращение к предковому нуклеотидному составу.

Перспективы и дальнейшие исследования

• Селекция: перенос восстановленного гена в культивируемые томаты для повышения их устойчивости к вредителям.
• Экология: анализ других эндемиков Галапагосов на предмет похожих обратных мутаций.
• Климатические вызовы: изучение того, как быстрые изменения среды стимулируют появление деволюционных процессов у растений и животных.