野生のトマトで発見された「逆進化」の驚くべきケース

フェルナンディーナ諸島とイサベラ諸島の生溶岩に根ざした野生のトマトは、かつて「ほぼ不可能」で提出された何か生物学者を産み、種の進化の間に何百万年も前に親relativeから消えた分子防御を復活させました。この現象は、植物の化学の小さな微調整に由来しており、現在では逆進化の最も明確な植物の例として、長い休眠後の祖先の特性の再発現です。 主著者 アダム・ジョズウィアック で カリフォルニア大学、リバーサイド、Weizmann Instituteの同僚と協力して、予想外のカムバックをマッピングしました。野生のトマトの進化島の野生のトマトは、それらを食べようとするかもしれない昆虫や動物からそれらを保護するのに役立つ苦い化学物質の混合物を生産します。最年少の島々では、このミックスは、現代のトマトではなくナスに見られる古いタイプの毒素にシフトしており、この古代バージョンは溶岩の土壌や激しい熱のような過酷な条件下でまだうまく機能することを示しています。この変化は、その天然防御化学物質がどのように作られるかを決定する植物の単一の酵素に帰着します。 この酵素をわずかに変更することで、植物は何百万年もの間失われていた毒素の古いバージョンに戻ります。「わずか4つのアミノ酸がすべてを変えました」と研究チームは報告し、修正された酵素がより古く、より積極的なバージョンの毒素をもたらしたことに注目しました。それはランダムな突然変異ではなく、長期にわたる化学経路を再活性化した正確な変化でした。溶岩と砂の生活西ガラパゴス諸島は、鎖で最も若い島の1人で、険しい火山地面があり、ほとんど土壌がありません。そこで成長している植物は、昆虫や動物からの激しい熱、限られた栄養素、絶え間ない脅威に直面しています。これらの条件では、より強力な化学防御を取り戻すと、トマトは生き残る可能性が高くなり、まったく新しいものを作成するのではなく、植物の遺伝的歴史に進化したようです。トマトの進化が逆転するとき失われた特性はほとんど戻らないと想定されていましたが、 研究 進化が時々そのステップをたどることができることを示しています。 場合によっては、サンショウウオの幼虫や特定の昆虫の翼など、何百万年も消滅した構造が再び現れています。 これらの逆転は、進化が常に一方向に動くという古い考えに挑戦し、条件が変化するときに休眠状態の遺伝的経路を再活性化できることを示唆しています。 立体化学は原子で測定できるため、トマトの作業は証拠を引き締め、偶発的な収束を可能にしません。作物科学の教訓4つのアミノ酸を変更します ゲーム8 温室内のタバコ内では、宿主に先祖の毒素を合成することを余儀なくされ、最小限の編集が代謝枝全体を改造するのに十分であることが示されました。研究者は、トマトのブリーダーを悩ませているオフフレーバーを避けながら、立体化学を慎重に操縦することが他の作物で害虫抵抗を上下にダイヤルできるのではないかと考えています。 島の調査データは進化の勾配を示唆しています。古い東部の島のトマトは現代の毒素を保ち、中央の島々を真ん中に置き、最年少の溶岩畑はほぼ完全な化学リトリートで植物を宿しています。そのパターンは、進化の矢が柔軟であることを示唆しており、変化する気候の下では、作物は廃止された解決策のために再び後方に到達するかもしれません。4つのアミノ酸がストーリーをどのように変えたかほとんどの酵素は非常に特異的であり、わずかな変化でさえそれらを破ることができます。しかし、この場合、Game8酵素は驚くほど柔軟でした。科学者は、その活性部位で4つのアミノ酸を交換することで、酵素の古い挙動を回復し、植物が古代バージョンの化学防御を再び作成できるようにしました。 植物の内部化学に対するこの種の正確な制御は珍しいことであり、自然が必要に応じて古い指示を使用できるようにすることがあることを示唆しています。 研究者は、分子ドッキングと構造モデルを使用して、どのアミノ酸が違いを生じたかを予測しました。 ラボテストにより、予測が確認され、順番に小さな微調整がトマト植物の化学物質全体をひっくり返すことができることを強調しました。この研究はまた、バイオテクノロジーの一般的なツールである監督された酵素の進化が、ガラパゴス溶岩畑のような厳しい選択圧の下で自然に発生する方法を示しています。トマトを超えて影響を与えます一部のグリコアルカロイドは人間に対してやや毒性があり、ブリーダーはしばしばそれらを減らしようとします。しかし、立体化学をダイヤルする能力により、欠点を避けながら利益を維持することが可能かもしれません。これはまた、進化理論に新たな疑問を提起します。特に、いわゆる「失われた」特性が本当になくなった頻度、または適切なトリガーが戻ってくるのを待っていることについても、新たな疑問を提起します。この研究はに公開されています 自然コミュニケーション。- -Eric RallsとEarth.comから提供された無料のアプリであるEarthSnapで私たちをチェックしてください。- - #野生のトマトで発見された逆進化の驚くべきケース