¿Es posible que una especie “involucione”?: Así lo demuestran los tomates de las islas Galápagos

(CNN) – A cientos de kilómetros de la costa de Ecuador, en el mismo lugar que inspiró la teoría fundamental de la evolución de Charles Darwin, una especie silvestre parece haber retrocedido en el tiempo.

Un pequeño tomate de las Galápagos, conocido científicamente como Solanum pennellii, llamó la atención de los investigadores en 2024 durante un estudio sobre alcaloides, compuestos naturales producidos por las plantas que actúan como pesticidas innatos.

Al analizar tomates de toda la zona, los científicos observaron algo peculiar: los ejemplares de Solanum pennellii de las islas occidentales más jóvenes del archipiélago producían compuestos que no se habían visto en las tomateras en millones de años.

Los investigadores compararon entonces las plantas inusuales con muestras de Solanum pennellii de las islas más antiguas. Descubrieron que los tomates de las islas orientales poseían un sistema de defensa moderno, lo que implica que las plantas occidentales, más jóvenes, no se quedaron rezagadas en la evolución de la especie, sino que mostraron un posible caso de “evolución inversa”.

“No es muy común observar evolución inversa”, afirmó Adam Jozwiak, bioquímico molecular de la Universidad de California, Riverside, quien formó parte del equipo que realizó el descubrimiento. Los científicos publicaron sus hallazgos en junio en la revista Nature Communications.

Charles Darwin propuso la teoría científica fundamental de la evolución. Archivo Histórico Universal/Getty Images

“Creemos que tal vez las condiciones ambientales presionaron a estos tomates para que volvieran a su estado original o ancestral”, dijo Jozwiak, y agregó que el hallazgo “muestra que la naturaleza es muy flexible, y no es como pensábamos, que todo solo avanza”.

Si bien los frutos de las plantas occidentales tenían un aspecto ligeramente diferente —con un color púrpura y tallos más oscuros en lugar de sus habituales tonos brillantes y cálidos—, las mayores diferencias entre ellos y los tomates de las islas orientales se encontraron a nivel molecular.

Tras analizar más de 30 muestras de tomate, los investigadores observaron que la especie occidental Solanum pennellii presentaba una huella molecular similar a la de la berenjena, otra planta de la familia de las solanáceas que comparten un ancestro común. Si bien los tomates modernos han evolucionado hasta dejar de producir los alcaloides de la berenjena, los de las islas Galápagos occidentales aparentemente habían reevolucionado, o involucionado, para conservar este gen ancestral.

Según Jozwiak, al estudiar estas moléculas e investigar por qué los tomates han regresado a genes ancestrales, los científicos podrían diseñar mejores cultivos para el consumo, pesticidas más potentes o incluso medicamentos. También podría ayudar a los investigadores a comprender mejor la evolución en diversas especies, incluidos los humanos, y si esta es más flexible de lo que se creía.

Reviviendo las antiguas defensas del tomate

El Solanum pennellii es originario de Sudamérica y probablemente llegó a las islas Galápagos transportado por aves hace entre uno y dos millones de años, antes de que las islas más jóvenes se formaran como resultado de la actividad volcánica, según Jozwiak. Si bien los expertos no saben con exactitud cuándo llegaron los tomates a las islas más jóvenes, la evolución de la planta debió ocurrir en el último medio millón de años, ya que coincide aproximadamente con la época en que surgieron las islas más jóvenes, afirmó Jozwiak.

En las islas orientales, el entorno es más estable y presenta mayor biodiversidad, mientras que las islas más jóvenes tienen un paisaje árido con suelos menos desarrollados. El cóctel molecular tóxico de los tomates con genes ancestrales no solo ayuda a las plantas a repeler a los depredadores, sino que, según la hipótesis de Jozwiak, también podría ayudar a las raíces a absorber más nutrientes o posiblemente protegerlas de enfermedades.

Al analizar los tomates, los investigadores descubrieron que un cambio muy simple en la composición de los aminoácidos era lo que hacía que la planta recuperara sus características ancestrales. Posteriormente, modificaron genéticamente plantas de tabaco del mismo modo para observar la producción de los compuestos ancestrales y confirmar su mecanismo.

Islas Galápagos

Pero se necesitan más estudios para comprender el beneficio de esta transformación y por qué se está produciendo la reversión en primer lugar, dijo Jozwiak.

El caso de Solanum pennellii arroja luz sobre cómo las plantas desarrollan una química diversa bajo diferentes condiciones, según Anurag Agrawal, ecólogo evolutivo y profesor James A. Perkins de Estudios Ambientales en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. Sin embargo, añadió que no le resulta particularmente sorprendente la idea de una evolución inversa en los tomates.

“La mayoría de los biólogos evolucionistas rechazarían la evolución como un proceso lineal; se trata más bien de un proceso de ajustes que frecuentemente toma desvíos y reversiones”, dijo Agrawal en un correo electrónico.

Citó ejemplos como la pérdida de ojos en animales que habitan en cuevas, la incapacidad para volar en aves que evolucionaron a partir de ancestros voladores —como pingüinos , avestruces y kiwis— y la pérdida de extremidades posteriores en mamíferos acuáticos como ballenas, delfines y marsopas, cuando sus antepasados ​​cuadrúpedos regresaron al mar.

Investigaciones adicionales, incluyendo experimentos para determinar el momento y las condiciones bajo las cuales las plantas de tomate evolucionaron a este estado ancestral, ayudarían a confirmar qué causó la reversión.

Según Jozwiak, los alcaloides en altas concentraciones no son seguros para el consumo humano, lo que hace valioso el estudio de estos compuestos y cómo controlarlos. Sin embargo, por ahora, los tomates silvestres no tienen ningún impacto en la salud humana, ya que no se cultivan para el consumo humano.

Jozwiak dijo que espera regresar a las islas para buscar respuestas a estas preguntas, así como a otros rasgos potencialmente influenciados por las moléculas ancestrales, como las interacciones de las plantas con los insectos y la velocidad a la que se descomponen.

Desafiando una ley de la evolución

Que ciertas especies desarrollen rasgos específicos de cada isla no es inusual. Darwin observó este fenómeno mientras trabajaba en las Galápagos en 1835, notando, por ejemplo, que los pinzones tenían formas de pico diferentes, adaptadas a las fuentes de alimento que encontraban en las distintas islas.

No obstante, el término “evolución inversa” puede considerarse controvertido en el mundo de la biología evolutiva, ya que normalmente no se piensa que la evolución retroceda, dijo Jozwiak.

Además, “como la evolución no tiene un objetivo predeterminado, resulta un tanto problemático hablar de ‘adelante’ y ‘atrás’. El cambio es cambio”, afirmó Eric Haag, profesor de biología de la Universidad de Maryland en College Park, en un correo electrónico. Haag no participó en el estudio.

Haag se refirió a la ley de Dollo , un principio fundamental de la biología evolutiva, que establece que una vez que un rasgo se pierde durante la evolución, no se recupera exactamente igual. Por ejemplo, los delfines evolucionaron hasta convertirse en mamíferos terrestres, luego regresaron al mar hace millones de años, pero sus colas estaban posicionadas de forma diferente y aún necesitaban respirar aire, explicó Haag.

Por ello, el artículo “representa un desafío a la Ley de Dollo”, añadió. “Parece que los cambios específicos en los aminoácidos… de las especies de Galápagos son algunos de los mismos que se encuentran en ancestros mucho más lejanos. Sin duda, converger hasta ese nivel es interesante”.

Pero es complejo, señaló Haag, porque también parece que los tomates presentan algunas diferencias con respecto a sus ancestros: los tomates de las islas más jóvenes que recuperaron el gen ancestral produjeron tanto los alcaloides modernos como los antiguos. Se necesitan más estudios para comprender qué está sucediendo realmente y si la selección natural favoreció las mutaciones ancestrales, afirmó.

Aunque Jozwiak no estudia a los humanos, dijo que al considerar la evolución como algo más flexible, los científicos podrían observar otras especies en las que esto podría estar ocurriendo, y también podrían explorar la posibilidad de que los humanos algún día “evolucionen de forma inversa”, o restablezcan genes ancestrales con el tiempo.

El concepto es similar a los casos excepcionales de humanos que nacen con colas rudimentarias, un rasgo observado en ancestros primates hace más de 25 millones de años, según Brian Hall, profesor emérito de investigación en biología celular evolutiva de la Universidad de Dalhousie en Halifax, Canadá. Lo que queda ahora son huesos de la cola con la capacidad de generar más, explicó.

Las cuatro especies de pinzones observadas por Darwin en las Galápagos tienen formas de pico diferentes, adaptadas a sus fuentes de alimento. Coleccionista de impresiones/Getty Images

Sin embargo, el término evolución inversa es “absurdo porque implica que hemos regresado a un estado ancestral, lo cual, obviamente, es imposible”, declaró Hall a CNN por correo electrónico. Lo comparó más bien con una “retención del potencial evolutivo”. Esto también se observa en caballos que tienen un solo dedo, pero que ocasionalmente pueden nacer con tres, como sus ancestros, señaló.

“Lo que se ha perdido en los caballos modernos son los tres dedos. Lo que se conserva de sus antepasados ​​es el potencial para formar tres dedos”, añadió Hall.

Por otro lado, Beth Shapiro, profesora de ecología y biología evolutiva en la Universidad de California, Santa Cruz, dijo que considera que el término es una excelente manera de involucrar a más personas en el concepto de evolución.

“Es simplemente una forma de hablar del tema centrada en el ser humano, más que en la ciencia. La evolución no es direccional; es aleatoria“, explicó Shapiro en un correo electrónico. “Con el paso del tiempo, la evolución continúa, y a veces eso significa que variantes genéticas que ya no son comunes vuelven a serlo. Pero, en definitiva, es la evolución”.

Aunque algunos científicos no aceptan fácilmente el concepto de que la evolución “puede ir en cualquier dirección”, Jozwiak afirmó que sigue siendo un tema importante que merece un estudio más profundo.

“La evolución siempre ha estado condicionada por las condiciones ambientales, por la competencia”, añadió. “Sería interesante demostrar que los rasgos que las especies poseían en el pasado eran perfectos para esa situación, y que si estas condiciones cambian ahora, podemos recuperar esos rasgos que teníamos, o que tenían otras especies”.