Tomat di Kepulauan Galapagos Berevolusi Secara Terbalik

Adam Jozwiak/UC Riverside

Ide tentang evolusi yang kembali ke masa lalu bukanlah ide yang sama sekali baru, tetapi menyaksikannya secara langsung bukanlah pengalaman sehari-hari.

Contoh tomat yang tumbuh liar di bebatuan hitam Kepulauan Galapagos yang baru-baru ini didokumentasikan memberikan contoh utama kepada para peneliti tentang spesies yang beradaptasi dengan cara memutar balik perubahan genetik yang telah terjadi selama beberapa juta tahun.

Para peneliti dari University of California, Riverside (UC Riverside) dan Weizmann Institute of Science di Israel mengatakan bahwa hal tersebut merupakan bukti bahwa spesies dapat memutar balik perubahan yang telah terjadi melalui evolusi.

"Itu bukanlah sesuatu yang biasanya kita harapkan," kata ahli biokimia molekuler Adam Jozwiak, dari UC Riverside. "Tetapi ini terjadi di waktu yang sebenarnya, di sebuah pulau vulkanik."

Melalui analisis terhadap 56 sampel tomat yang diambil dari Kepulauan Galapagos, yang meliputi spesies Solanum cheesmaniae dan Solanum galapagense, tim tersebut mengamati produksi alkaloid pada tanaman: zat kimia beracun yang dimaksudkan untuk mengusir predator.

Dalam kasus tomat S. cheesmaniae, alkaloid yang berbeda ditemukan di berbagai bagian pulau.

Di pulau-pulau timur, tanaman tersebut memiliki alkaloid dalam bentuk yang sebanding dengan alkaloid dalam buah yang dibudidayakan dari belahan dunia lainnya; tetapi di bagian barat, ditemukan bentuk zat kimia yang lebih tua dan lebih purba.

Versi alkaloid yang lebih tua ini cocok dengan yang ditemukan pada kerabat tomat terong yang berasal dari jutaan tahun yang lalu.

Melalui pengujian dan pemodelan laboratorium lebih lanjut, para peneliti mengidentifikasi enzim tertentu yang bertanggung jawab atas produksi alkaloid ini dan mengonfirmasi asal usulnya yang kuno.

Perubahan hanya pada beberapa asam amino saja sudah cukup untuk mengaktifkan produksi alkaloid, demikian yang ditentukan oleh para peneliti.

Ada contoh terisolasi lain dari kemunduran evolusi yang secara ilmiah dikenal sebagai atavisme genetik, di mana mutasi menyebabkan spesies kembali mengekspresikan sifat leluhur.

Ini termasuk eksperimen pada ayam yang telah dimodifikasi secara genetik untuk menghidupkan kembali program kuno mereka untuk menumbuhkan gigi.

Perbedaan dalam kasus ini adalah perubahan kritis telah menyebar ke seluruh populasi. Pada beberapa tanaman, beberapa gen telah kembali, yang menunjukkan adanya tekanan seleksi yang kuat.

Yang membuatnya menjadi pergeseran yang lebih menarik adalah bahwa bagian barat kepulauan Galapagos lebih muda – berusia kurang dari setengah juta tahun – dan lebih tandus.

Tampaknya tekanan lingkungan mungkin telah mendorong langkah-langkah ini kembali ke sejarah evolusi.

Selain menjadi contoh menarik tentang bagaimana evolusi berputar pada dirinya sendiri, penelitian ini juga membuka kemungkinan untuk rekayasa genetika tingkat lanjut yang bekerja dengan kontrol yang lebih besar, mengubah kimia tanaman untuk berbagai manfaat.

"Jika Anda mengubah beberapa asam amino saja, Anda bisa mendapatkan molekul yang sama sekali berbeda," kata Jozwiak.

"Pengetahuan itu dapat membantu kita merekayasa obat-obatan baru, merancang ketahanan hama yang lebih baik, atau bahkan membuat produk yang kurang beracun."

"Namun pertama-tama, kita harus memahami bagaimana alam melakukannya. Penelitian ini merupakan satu langkah ke arah itu."

Penelitian tersebut telah dipublikasikan di Nature Communications.