進化的階梯本應一步一步地攀升，生物體在攀登的過程中會逐漸失去一些特性，同時也會獲得一些新的特性。然而，令人意想不到的是，加拉帕戈斯群島上的一些番茄卻在緩慢地走下坡路。

加州大學河濱分校（UC Riverside）的研究人員發現這些向后延伸的植物時，正在研究加拉帕戈斯群島的農作物，試圖了解生物堿在其結構中的作用。像土豆、茄子和西紅柿這樣的茄科作物會產生這些味道苦澀的分子，以幫助抵御真菌、昆蟲和其他動物的捕食。然而，過多的生物堿會使植物對人體產生毒性。

“我們的團隊一直在努力描述生物堿合成所涉及的步驟，以便我們能夠嘗試控制它，”加州大學河濱分校的分子生物化學家兼該研究的主要作者亞當·喬茲維亞克 (Adam Jozwiak) 說。

他們偶然發現的東西挑戰了人們普遍接受的信念：雖然一些生物可能通過進化過程恢復舊特征，但它們并不是通過完全相同的遺傳途徑來實現的。

他們在加拉帕戈斯群島地質年代較新的西部島嶼上發現了一批番茄植株，它們分泌出一種有毒的生物堿混合物，與數百萬年前存在的茄子近親產生的生物堿相同。然而，在較古老的東部島嶼上，番茄植株分泌的生物堿混合物與現代栽培番茄中的生物堿混合物相同。

研究人員深入研究后發現，西部植物之所以能夠大量釋放出一種古老的生物堿混合物，與其中一種植物酶中四種氨基酸的變化有關。他們認為，這種變化很可能是由西部島嶼上更為惡劣的條件造成的，它改變了生物堿分子結構的排列，使其毒性增強。

為了驗證這一發現，他們對煙草植物進行了同樣的改變，煙草植物也發生了進化上的 180 度大轉變，開始吐出舊的生物堿。

隨后，研究小組利用現代番茄植株的DNA進行了一項建模實驗，以展示其進化之前的形態。果然，模型運行結果顯示，這些古代植物與如今加拉帕戈斯群島西部發現的植物輪廓完全匹配。

盡管逆向進化的概念存在爭議，但喬茲維亞克表示，他們的研究結果恰恰表明了這一點——西紅柿已經回到過去，以與它們的古代親戚完全相同的方式繁殖出完全相同的化合物。

“有些人不相信這一點，”喬茲維亞克說。“但基因和化學證據表明，人類回歸了祖先狀態。機制就在那里。它確實發生了。”

喬茲維亞克表示，這些發現可能會促使科學家們重新思考進化，認為進化是一個更加流暢、更少線性的過程，甚至可能引發這樣的想法：如果環境發生足夠大的改變，這樣的過程也可能發生在人類身上。他還表示，他的團隊的研究工作可能為一種新型基因工程打開大門。

“只要改變幾個氨基酸，就能得到完全不同的分子，”他總結道。“這些知識可以幫助我們研發新藥，設計出更抗蟲害的作物，甚至培育毒性更低的農產品。但首先，我們必須了解大自然是如何做到這一點的。這項研究是朝著這個目標邁出的一步。”

該研究結果已發表在《自然通訊》雜志上。