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Nelle isole vulcaniche delle Galápagos occidentali sta succedendo qualcosa di incredibile. I pomodori selvatici stanno producendo sostanze chimiche velenose che la loro specie non creava da milioni di anni.
Le piante hanno iniziato a produrre molecole che assomigliano più a quelle delle melanzane che ai pomodori moderni. Gli scienziati dell’Università della California stanno studiando questo strano fenomeno evolutivo.
I ricercatori chiamano questo caso particolare “evoluzione al contrario“. Nel mondo della biologia questo termine fa discutere molto, perché di solito si pensa all’evoluzione come a una strada che va sempre avanti, mai indietro.
Indice
Evoluzione al contrario dei pomodori selvatici in un minuto
Gli scienziati dell'Università della California di Riverside hanno scoperto quello che chiamano "evoluzione al contrario". I pomodori delle isole più giovani e rocciose hanno iniziato a produrre alcaloidi antichi, simili a quelli delle melanzane piuttosto che ai pomodori moderni. Questo fenomeno è diverso da quello che succede sulle isole orientali, più vecchie e stabili, dove i pomodori producono le normali sostanze chimiche moderne.
La causa è un piccolo cambiamento in un enzima: quattro modifiche negli amminoacidi hanno fatto tornare la pianta a una chimica ancestrale. I ricercatori hanno verificato la scoperta ricreando l'enzima in laboratorio e inserendolo in piante di tabacco, che hanno iniziato a produrre gli stessi alcaloidi antichi.
Gli scienziati pensano che le condizioni più dure delle isole occidentali abbiano spinto le piante a recuperare questa difesa chimica più antica e potente. Lo studio mostra quanto possa essere flessibile l'evoluzione e come caratteristiche che sembravano scomparse per sempre possano tornare quando le condizioni lo richiedono.
Come i pomodori stanno tornando indietro nel tempo
Di norma, l’evoluzione procede sempre verso il futuro, aiutando le creature viventi ad adattarsi alle condizioni del presente. L’idea che possa tornare indietro e recuperare caratteristiche perdute da tempo non solo è controversa, ma viene considerata quasi impossibile.
Quando gli organismi recuperano qualcosa che avevano i loro antenati, quasi sempre lo fanno in modo diverso dal passato. Ma i pomodori delle Galápagos sembrano fare l’opposto: stanno usando esattamente gli stessi meccanismi di milioni di anni fa.
Adam Jozwiak, il biochimico molecolare che guida lo studio, spiega che normalmente non ci si aspetta una cosa del genere. Eppure sta accadendo proprio ora, su un’isola vulcanica, sotto gli occhi degli scienziati.
I pomodori non stanno solo producendo alcaloidi, quelle sostanze amare che piante come patate e melanzane creano per difendersi dai nemici. Stanno producendo una versione antica di queste sostanze, diversa da quella dei pomodori che mangiamo oggi.
Alcaloidi
Gli alcaloidi sono sostanze naturali presenti in molte piante (ma anche in alcuni funghi e animali), spesso con effetti potenti sul corpo umano. Alcuni sono noti per le loro proprietà medicinali, come la morfina (antidolorifico) o la chinina (antimalarico), mentre altri possono essere tossici o psicoattivi, come la nicotina o la caffeina. Hanno solitamente un sapore amaro e agiscono principalmente sul sistema nervoso.
Gli indizi chimici che vengono dal passato
Il team di ricerca ha raccolto più di 30 campioni di pomodoro da tutte le isole Galápagos. Sulle isole orientali, quelle più vecchie, i pomodori producevano i normali alcaloidi moderni.
Ma sulle isole occidentali, più giovani e rocciose, la situazione era cambiata. Le piante stavano creando una forma diversa della molecola, con una struttura che si vedeva solo negli antenati antichi del pomodoro e che esiste ancora nei parenti delle melanzane.
La causa di tutto questo è un piccolo cambiamento nella chimica degli enzimi. Quattro modifiche negli amminoacidi di un enzima hanno cambiato il modo in cui la pianta costruisce la sua molecola alcaloide.
Due molecole possono avere gli stessi componenti ma comportarsi in modo completamente diverso a seconda di come questi componenti sono organizzati. In questo caso, quel piccolo cambiamento ha fatto la differenza tra chimica moderna e antica.
Per verificare la loro teoria, i ricercatori hanno ricreato i geni dell’enzima in laboratorio e li hanno messi dentro piante di tabacco. Il risultato è stato sorprendente: le piante di tabacco hanno iniziato a produrre gli alcaloidi ancestrali, proprio come i pomodori delle isole occidentali.
Nota:
Jozwiak racconta che il suo gruppo ha lavorato molto per capire tutti i passaggi della produzione di alcaloidi, per poterla controllare meglio in futuro.
Le condizioni difficili come causa del cambiamento
Perché sta succedendo tutto questo? I ricercatori pensano che la risposta sia nelle caratteristiche delle isole stesse.
Le isole orientali sono più vecchie, più stabili e hanno ecosistemi più ricchi di vita. Quelle occidentali sono più nuove, più dure da vivere e meno sviluppate. Le piante potrebbero rispondere alle condizioni più difficili tornando a una difesa chimica più antica e più potente.
Secondo Jozwiak, è possibile che la molecola ancestrale offra una protezione migliore nelle condizioni più dure delle isole occidentali.
Per essere sicuri che si trattasse davvero di un ritorno al passato, il team ha creato modelli evolutivi usando il DNA moderno per ricostruire l’aspetto degli antichi antenati del pomodoro. La chimica dei pomodori delle isole occidentali di oggi corrispondeva perfettamente a quei primi modelli.
L’evoluzione al contrario esiste davvero?
Chiamare questo fenomeno “evoluzione al contrario” è una dichiarazione coraggiosa. In natura esistono altri esempi simili, come serpenti che recuperano le zampe o batteri che cambiano le loro caratteristiche, ma sono molto rari. Questo caso è speciale perché i passaggi genetici e chimici sono documentati in modo molto preciso e chiaro.
Jozwiak ammette che alcune persone non credono a questa possibilità. Tuttavia, le prove genetiche e chimiche mostrano chiaramente un ritorno a uno stato ancestrale. Il meccanismo esiste ed è realmente accaduto.
Questo cambiamento non interessa solo i botanici. Ha conseguenze più ampie per altre specie, forse anche per gli esseri umani.
Il ricercatore pensa che potrebbe succedere anche agli esseri umani. Non accadrebbe in un anno o due, ma nel tempo, se le condizioni ambientali cambiassero abbastanza drasticamente.
L’evoluzione al contrario come strategia di sopravvivenza
Lo studio mostra quanto possa essere flessibile l’evoluzione. Caratteristiche che pensavamo fossero scomparse per sempre potrebbero essere solo addormentate, in attesa delle condizioni giuste per tornare.
Jozwiak spiega che cambiando solo alcuni amminoacidi si può ottenere una molecola completamente diversa. Questa conoscenza potrebbe aiutare a progettare nuovi farmaci, creare piante più resistenti ai parassiti o produrre alimenti meno tossici. Prima di tutto, però, bisogna capire come fa la natura. Questo studio è un passo importante in quella direzione.
Quello che cresce sui bordi rocciosi delle Galápagos non è solo pomodoro selvatico. Potrebbe essere un’anteprima di come la vita, quando è sotto pressione, riscrive le proprie regole di sopravvivenza.
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