ガラパゴス諸島のトマトに「逆進化」の兆候 その意味とは

（CNN） エクアドル沖数百キロに位置するガラパゴス諸島は、チャールズ・ダーウィンの進化論が誕生するきっかけとなった場所だが、そこに生息するある野生の植物が「逆進化」を遂げたようだ。

ガラパゴス諸島で発見された、「ソラナム・ペンネリ」という学名で知られる小さなトマトは、2024年に研究者たちがアルカロイドの研究を行う中で初めて注目を集めた。アルカロイドは、植物が生み出す天然化合物で、植物が自ら作り出す「天然の殺虫剤」として働く。

科学者たちは、群島全域で採取したトマトを分析する中で、ある奇妙な点に気づいた。群島のうち比較的新しい西側の島々に生育するソラナム・ペンネリが、数百万年もの間トマトに見られなかった化合物を生成していたのだ。

その後研究者たちは、この異例の植物を、より古い島々（東側の島々）のソラナム・ペンネリのサンプルと比較した。その結果、東側の島々に生育するトマトは「現代型」の防御システムを備えていることが分かった。これは、西側の比較的新しい島々のトマトが進化の過程で取り残されたのではなく、むしろ「逆進化」を遂げた可能性を示している。

「逆進化を目にすることはあまりない」と語るのは、この発見をしたチームの一員であるカリフォルニア大学リバーサイド校の分子生化学者アダム・ジョズウィアク氏だ。科学者たちは、この発見を今年6月にネイチャー・コミュニケーションズ誌上で発表した。

ジョズウィアク氏は「環境条件がこれらのトマトに圧力をかけ、元の状態、あるいは祖先の状態に回帰させたと考えられる」と述べた上で、「（この発見は）自然は非常に柔軟であり、我々が考えているように、すべてが前進だけしているわけではないことを示している」と付け加えた。

西側の島々に生育するトマトは、通常のトマトの明るく温かみのある色合いではなく、実は紫がかった色で、つるも暗い色をしており、見た目に若干の違いがあった。しかし、西側と東側のトマトの最大の違いは、分子レベルで発見された。

研究者たちが30以上のトマトのサンプルを分析した結果、西側のソラナム・ペンネリは、ナスに似た分子指紋を持っていることが分かった。トマトとナスは同じナス科の植物で、共通の祖先を持つ。現代のトマトは、進化の過程でナス属のアルカロイドを生成しなくなったが、西ガラパゴス諸島のトマトは、再進化したか、あるいは逆に退化した結果、この祖先由来の遺伝子を再び持つようになっていたと見られる。

これらの分子を研究し、西側のトマトが古代の遺伝子へと回帰した理由を調べることにより、科学者たちは、食用としてより優れた作物や、より強力な農薬、さらには医薬品を設計できる可能性があるとジョズウィアク氏は指摘する。

古代トマトの防御機能の復活

ジョズウィアク氏によると、ソラナム・ペンネリは南米に起源を持ち、今から100万年〜200万年前に、鳥が種を運んだことによりガラパゴス諸島へ渡ったと考えられ、その時期は、火山活動によって諸島の若い島々が形成されるよりも前だったという。

専門家たちは、このトマトが若い島々に到達した正確な時期を特定できていないものの、同諸島の最も若い島々が初めて出現したのが今から約50万年前であることから、このトマトの進化は過去50万年以内に起きたに違いないとジョズウィアク氏は語る。

東側の島々では環境がより安定しており、生物多様性も豊かであるのに対し、西側の若い島々は景観が荒涼としており、土壌も十分に発達していない。古代の遺伝子を持つトマトが生成する毒性のある分子カクテルは、草食動物や昆虫などが寄り付かないようにする効果があるが、ジョズウィアク氏はそれに加えて、根がより多くの栄養分を吸収したり、根を病気から守る可能性もあるとの仮説を立てている。

研究者たちが西側のソラナム・ペンネリを分析した結果、このトマトが祖先の性質に戻った原因は、アミノ酸の構成に生じたごく単純な変化であることが分かった。

その後、研究者たちは同じ方法でタバコの遺伝子を改変し、祖先由来の化合物が生成されるかを観察するとともに、その仕組みを確認した。

しかし、この変化がどのような利益をもたらすのか、そしてそもそもなぜ逆戻りが起きているのかを理解するには、さらなる研究が必要だとジョズウィアク氏は述べた。

進化生態学者で、ニューヨーク州にあるコーネル大学の環境学教授でもあるアヌラグ・アグラワル氏は、ソラナム・ペンネリの事例は、植物が異なる条件下でどのように多様な化学的特性を進化させるかという疑問の解明に役立つとした上で、このトマトに逆進化が見られるという考え自体は、特に驚くべきことではないと付け加えた。

「大半の進化生物学者は、進化を前進のみのプロセスとは考えていない。それはむしろ、試行錯誤を重ねるプロセスであり、しばしば遠回りや逆戻りを伴う」とアグラワル氏は述べた。

アグラワル氏は、洞窟に生息する動物が目を失ったり、飛べる祖先から進化した鳥が飛べなくなったり（ペンギン、ダチョウ、キーウィなど）、さらに四足の祖先が海に戻ったことで水生哺乳類（クジラ、イルカ、ネズミイルカなど）が後肢を失った例を挙げた。

西側のソラナム・ペンネリがこの祖先の状態に進化した時期や条件を明らかにする実験など、さらなる研究が進めば、このトマトが逆進化した原因の解明に役立つだろう。

高濃度のアルカロイドは人間の食用として安全ではないため、これらの化合物を研究し、制御する方法を探ることは重要だ、とジョズウィアク氏は指摘するが、現時点では、野生で育つこれらのトマトは人間の食用に栽培されていないため、人間の健康への影響はない。

ジョズウィアク氏は、これらの疑問の解明に加え、祖先由来の分子の影響を受けている可能性のある他の特性、例えばこの植物と昆虫との相互作用や、この植物が分解する時の速度などを調べるために、またガラパゴス諸島を訪れたいとしている。