この画像を大きなサイズで見るガラパゴス諸島の火山島でかつて失われたはずの毒素を再び作り出している野生のトマトが見つかった。
カリフォルニア大学リバーサイド校の研究によると、数百万年前のトマトが持っていた化学防御機能を復活させ、現代のトマトには見られない有毒成分を作り出しはじめたという。
研究チームはこれを「進化の逆転」と呼んでいる。通常、進化とは一方向に進む適応プロセスを指すものだが、かつて失われた特徴がまったく同じ遺伝的経路で復活するのは極めて珍しいことだ。
ガラパゴスのトマトにいったい何が起きているのか？
この研究は『Nature Communications』誌（2024年6月に掲載された。
進化を巻き戻し、古代のアルカロイドを作るようになったトマト
ガラパゴスのトマトに見られる「進化の逆転」は、「アルカロイド」と呼ばれる化合物に関連するものだ。
アルカロイドとは、植物が作り出す苦味のある天然の化合物で、害虫や動物の食害を防ぐ防御物質だ。
トマト、ナス、ジャガイモなどのナス科植物に多く含まれ、種類によっては人間にとっても有毒となる場合がある。
ガラパゴス諸島のトマトは、現代のトマトとは異なる“古い型”のアルカロイドを作っている。
ガラパゴス諸島は、動物にとっては捕食動物が少ない場所だ。だが植物については必ずしもそうではなく、トマトはアルカロイドで身を守る必要があった。
一方で、人間にとって大量のアルカロイドは有毒であり、作物としてその量を一定程度に抑えておきたい。それが今回の研究が行われた背景となっている。
カリフォルニア大学リバーサイド校の研究チームは、ガラパゴス諸島内の複数地点から30以上のトマトのサンプルを収集・分析した。
その結果、東側の島々では現代のトマトと同じアルカロイドが作られていたが、西側の島々では、ナスに見られるような古代型アルカロイドが生成されていることを確認した。
この画像を大きなサイズで見る島の環境がトマトの化学防御を変えた
なぜ東側と西側の島々のトマトが生成するアルカロイドに違いが出たのか？
その理由は島の環境にあると考えられている。
東側の島々は地質的に古く、土壌が発達していて栄養が豊富だ。植物や動物の多様性も比較的高く、安定した環境と言える。こうした場所では、現代型のアルカロイドでも十分に防衛機能が働いていた。
一方、西側の島々は比較的新しい火山島で、土壌はまだ未熟で栄養が乏しい。生物多様性も低く、植物にとっては生き残るのが厳しい条件だ。
このような過酷な環境では、通常のアルカロイドだけでは害虫や微生物、動物の食害を防ぐのに不十分だった可能性がある。
そこで、古代型アルカロイドを作る能力を持ったトマトが、自然選択の中で有利となり、その特徴が広がっていったのだ。
つまり、進化の方向を決めたのは環境そのものであり、古代型アルカロイドが最も適した防御手段として「選び直された」と言えるだろう。
その進化の方向を確かめるために、研究チームが現代のDNAから祖先のトマトの特徴を推定してみたところ、西側の島々のトマトの特徴とピッタリ一致することが確認されている。
つまりガラパゴスの西側の島々のトマトは、進化が逆戻りした可能性が高いということだ。
この画像を大きなサイズで見るたった4つのアミノ酸を変えるだけで古代型アルカロイドに
アルカロイドの違いのカギは「立体化学」にある。
まったく同じ原子を持つ分子であっても、その空間的な配置が異なることで、まったく異なる働きを持つようになるのだ。
今回の研究では、アルカロイド分子を合成するトマトの酵素を分析し、たった4つのアミノ酸を変えるだけで、この古代型アルカロイドに切り替わることが判明している。
また実験として、この酵素の情報をもつ遺伝子をタバコに移植したところ、同じ古代型アルカロイドが作られることが確認されたという。
進化は一方通行ではないのか？
なお進化の逆転は科学的に完全に証明された理論ではなく、懐疑的な意見もある。
ヘビ・魚類・細菌などで古い特徴が復活する事例はいくつか確認されているが、ガラパゴスのトマトほど明確で、化学的にも正確な事例は滅多に見られない。
だが、研究チームは、遺伝的・化学的な証拠が祖先の状態への戻っていることを示していると主張する。
これは進化という現象が思っている以上に柔軟であることを示しています（カリフォルニア大学リバーサイド校 アダム・ジョズウィアク氏）
ジョズウィアク氏によると、生命はときに「過去に手を伸ばすことで前に進む」ことがあるのだという。
しかも驚くべきことに、環境が大きく変化すれば、人間にもこうした“進化の逆転”が起こることはあると理論上は考えられるのだそうだ。
追記：（2025/07/03）タイトルを一部訂正しました。
編集長パルモのコメント
退化ではなく、かつて持っていた特性を再び取り戻したという意味で「進化の逆転」ということなんだね。ということは、環境次第では、かつてあったといわれている尻尾が生えてくる可能性もあるってことなのか？それはちょっと欲しいかもしれない。モフモフだとなお良い。
References: Nature / News.ucr.edu
開始コドンが不活化していたとかで毒を合成する酵素の遺伝子自体は無傷で残っていたのかな。栽培トマトの毒は数百年のブランクだけど人類の尻尾は1500万年も失われていたからちゃんとした形に作る遺伝子は残ってないだろうな。
たまに無毛のしっぽが生えた人間が生まれるので
尻尾を作る遺伝子自体は残ってそう
スイッチを入れるだけ
トマトって毒あったんだ
毒があるって勘違いされていて、しばらく観賞用だったとかいう昔話聞いたことあるけど
普段食べてるトマトも青いうちは有毒だし、へたとか葉っぱには毒あるよー
尻尾は無理じゃないかな
過去の記事にこんなのあるし
karapaia.com/archives/52330050.html
トマトも属するナス科、なんでかは分からんが毒持ちばっかりなんだよね
マンドレイク、ベラドンナ、ハシリドコロ、ホオズキ、イヌホオズキ、ワルナスビ、タバコ、そしてキダチチョウセンアサガオ（エンゼルトランペット）。
ジャガイモもトマトも、これらに比べれば弱いってだけで立派な毒持ちナス科の一員。共通の祖先が捕食動物に恨みを抱いていたのかってぐらい毒持ち勢ぞろいである。
トウガラシもね
めっちゃ食いやすい形してるから毒で身を守るしかないんじゃない？
鳥は辛味を感じないからね
鳥だけは食えるようになってる実もあるね
遠くに行かない奴はお呼びでないと
まさか人間に食われることで世界を一周しようとはトマトも思わなかっただろう
もちろん《なるべく遠くに種を運ばせたい》という目的もあると思いますが、ランタナの実なんかは 丸呑みするぶんには無毒だけど、種を噛み砕くと 有毒な成分が滲み出るような構造らしいので、
《種を噛み砕くおそれのある 哺乳類は、なるべく排除しておきたい》という意図？があるのかもしれませんね
もちろん 現代は自然選択説が最有力視されているので、そんな《意図がある》という表現が 適切ではないのは承知しているのですが、
植物の進化の過程を学ぶと、単なる偶然で現在の姿になったとは思えないほど、緻密な作戦で 生存戦略を勝ち抜いてきたように思えてしまうのです
ニワトリがティラノサウルスになる可能性が！？
このトマトに施肥と殺虫剤を使ったら、また毒がなくなるのか試してほしい
自然だからやさしいって宣伝文句はどこでも見るけど
実際のところガチ自然は人間に全くやさしくないねえ
ジャングルは緑の砂漠なんて言われるしねぇ
古代種の遺伝子が生き残っていた可能性もある
たった4つのアミノ酸の違いというが
酵素は比べ物にならない数のアミノ酸からできていて
そこで起こる突然変異は均等にでたらめに起こると考えていい
元に戻るより別のものに変わる可能性の方がけた違いに高いんだよね
食べれるように品種改良してくれたインカの人々に感謝（ジャガイモも）。
記事中で古代アルカロイドと書かれているが、アルカロイドは塩基性を示す有機化合物の総称で古代とかいう呼称は誤解を生みかねないのではないか。
ソレを生成する遺伝子が完全に失われたのが再構築されたのか、単に不要で休眠状態になっていたのが環境に合わせて再活性したのか、どっちなんだろ
遺伝子の再活性なら進化の逆転って言葉は使わないとは思うけど
麴菌も発育できるか否かギリギリの環境に置く事で、通常では使われない（吟醸酒特有の芳香を生み出す）発酵を開始するって事もあるしなぁ
食べれるトマトも「熟した実だけ」かなりの量を食べても中毒をおこさない程度に毒が少なくなるというダケなので
「実が熟した時に毒の生産を抑える」というプログラムが欠如しただけかと。
トマト「久々に生合成アルカロイドやりたくなってさ」
大昔、ヒトはテレパシーでコミュニケーションをとっていたなんて話を聞いたことがある。
ヒトに進化の巻き戻しでテレパシー使えるようになったらなんかカッコいいな。