Roma – Sulle isole più giovani, dalle rocce nere, dell’arcipelago delle Galápagos, i pomodori selvatici stanno facendo qualcosa di singolare. Stanno perdendo milioni di anni di evoluzione, tornando a uno stato genetico più primitivo che resuscita antiche difese chimiche. Questi pomodori, discendenti da antenati sudamericani probabilmente portati dagli uccelli, hanno silenziosamente iniziato a produrre un cocktail molecolare tossico che non si vedeva da milioni di anni, simile ai composti presenti nella melanzana, non nel pomodoro moderno. In uno studio pubblicato di recente su Nature Communications , gli scienziati dell’Università della California, Riverside, descrivono questo sviluppo inaspettato come un possibile caso di “evoluzione inversa”, un termine che tende a essere controverso tra i biologi evoluzionisti. Questo perché l’evoluzione non dovrebbe avere un pulsante di ritorno. È generalmente vista come una marcia a senso unico verso l’adattamento, non un percorso circolare che riporta alle caratteristiche perdute. Sebbene gli organismi a volte riacquistino caratteristiche simili a quelle dei loro antenati, farlo attraverso gli stessi identici percorsi genetici è raro e difficile da dimostrare. Tuttavia, è proprio l’inversione che sembra verificarsi in queste piante di pomodoro.
Specie di pomodoro de-evoluta proveniente dalle Galápagos.
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Adam Jozwiak/UCR
“Non è qualcosa che di solito ci aspettiamo”, ha detto Adam Jozwiak, biochimico molecolare presso l’UC Riverside e autore principale dello studio. “Eppure eccolo qui, che accade in tempo reale, su un’isola vulcanica”. Gli attori chiave di questa inversione chimica sono gli alcaloidi. Pomodori, patate, melanzane e altre solanacee producono queste molecole amare che agiscono come pesticidi integrati, scoraggiando insetti predatori, funghi e animali al pascolo. Sebbene le Galápagos siano famose per essere un luogo dove gli animali hanno pochi predatori, lo stesso non vale necessariamente per le piante. Da qui la necessità di produrre alcaloidi. I ricercatori hanno avviato questo progetto perché la presenza di alcaloidi nelle colture può essere problematica. In alte concentrazioni, sono tossici per l’uomo, da qui il desiderio di comprenderne la produzione e ridurne la presenza nelle parti commestibili di frutta e tuberi. “Il nostro gruppo ha lavorato duramente per caratterizzare i passaggi coinvolti nella sintesi degli alcaloidi, in modo da poter provare a controllarla”, ha affermato Jozwiak. Ciò che rende interessanti questi pomodori delle Galápagos non è solo il fatto che producono alcaloidi, ma anche il fatto che ne producono di sbagliati, o almeno di quelli che non sono mai stati osservati nei pomodori fin dai primi giorni della loro evoluzione. I ricercatori hanno analizzato più di 30 campioni di pomodoro raccolti da diverse aree geografiche delle isole. Hanno scoperto che le piante delle isole orientali producevano gli stessi alcaloidi presenti nei pomodori coltivati oggi. Ma sulle isole occidentali, i pomodori ne producevano una versione diversa, con l’impronta molecolare di parenti delle melanzane di milioni di anni fa. Questa differenza è dovuta alla stereochimica, ovvero al modo in cui gli atomi sono disposti nello spazio tridimensionale. Due molecole possono contenere esattamente gli stessi atomi, ma comportarsi in modo completamente diverso a seconda di come questi atomi sono disposti. Per capire come i pomodori abbiano effettuato questa trasformazione, i ricercatori hanno esaminato gli enzimi che assemblano queste molecole alcaloidi. Hanno scoperto che la modifica di soli quattro amminoacidi in un singolo enzima era sufficiente a trasformare la struttura della molecola da moderna a ancestrale. Lo hanno dimostrato sintetizzando in laboratorio i geni che codificano per questi enzimi e inserendoli nelle piante di tabacco, che hanno subito iniziato a produrre i vecchi composti. Lo schema non era casuale. Era in linea con la geografia. I pomodori delle isole orientali, più antiche, più stabili e biologicamente più diversificate, producevano alcaloidi moderni. Quelli delle isole occidentali, più giovani, dove il paesaggio è più arido e il suolo meno sviluppato, avevano adottato la chimica più antica. I ricercatori sospettano che l’ambiente delle isole più recenti possa essere la causa dell’inversione. “Potrebbe essere che la molecola ancestrale fornisca una migliore difesa nelle condizioni occidentali più difficili”, ha detto Jozwiak. Per verificare la direzione del cambiamento, il team ha utilizzato una sorta di modello evolutivo che utilizza il DNA moderno per dedurre i tratti di antenati estinti da tempo. I pomodori sulle isole più giovani corrispondevano a ciò che probabilmente producevano quei primi antenati. Tuttavia, definire questa “evoluzione inversa” è audace. Sebbene la ricomparsa di vecchi tratti sia stata documentata in serpenti, pesci e persino batteri, raramente è così chiara o così chimicamente precisa. “Alcune persone non ci credono”, ha detto Jozwiak. “Ma le prove genetiche e chimiche indicano un ritorno a uno stato ancestrale. Il meccanismo c’è. È successo.” E questo tipo di cambiamento potrebbe non essere limitato alle piante. Se può accadere nei pomodori, potrebbe teoricamente accadere anche in altre specie. “Penso che potrebbe accadere agli esseri umani”, ha detto. “Non accadrebbe in un anno o due, ma col tempo, forse, se le condizioni ambientali cambiano abbastanza”. Jozwiak non studia gli esseri umani, ma la premessa che l’evoluzione sia più flessibile di quanto pensiamo è seria. Tratti perduti da tempo possono riemergere. Geni antichi possono risvegliarsi. E come suggerisce questo studio, la vita a volte può trovare il modo di progredire attingendo al passato. “Se si modificano anche solo pochi amminoacidi, si può ottenere una molecola completamente diversa”, ha detto Jozwiak. “Questa conoscenza potrebbe aiutarci a progettare nuovi farmaci, a progettare una migliore resistenza ai parassiti o persino a produrre prodotti meno tossici. Ma prima, dobbiamo capire come funziona la natura. Questo studio è un passo avanti in questa direzione”. (30Science.com)
