加州大学河滨分校（UC Riverside）的研究人员发现这些向后延伸的植物时，正在研究加拉帕戈斯群岛的农作物，试图了解生物碱在其结构中的作用。像土豆、茄子和西红柿这样的茄科作物会产生这些味道苦涩的分子，以帮助抵御真菌、昆虫和其他动物的捕食。然而，过多的生物碱会使植物对人体产生毒性。

“我们的团队一直在努力描述生物碱合成所涉及的步骤，以便我们能够尝试控制它，”加州大学河滨分校的分子生物化学家兼该研究的主要作者亚当·乔兹维亚克 (Adam Jozwiak) 说。

他们偶然发现的东西挑战了人们普遍接受的信念：虽然一些生物可能通过进化过程恢复旧特征，但它们并不是通过完全相同的遗传途径来实现的。

他们在加拉帕戈斯群岛地质年代较新的西部岛屿上发现了一批番茄植株，它们分泌出一种有毒的生物碱混合物，与数百万年前存在的茄子近亲产生的生物碱相同。然而，在较古老的东部岛屿上，番茄植株分泌的生物碱混合物与现代栽培番茄中的生物碱混合物相同。

研究人员深入研究后发现，西部植物之所以能够大量释放出一种古老的生物碱混合物，与其中一种植物酶中四种氨基酸的变化有关。他们认为，这种变化很可能是由西部岛屿上更为恶劣的条件造成的，它改变了生物碱分子结构的排列，使其毒性增强。

为了验证这一发现，他们对烟草植物进行了同样的改变，烟草植物也发生了进化上的 180 度大转变，开始吐出旧的生物碱。

随后，研究小组利用现代番茄植株的DNA进行了一项建模实验，以展示其进化之前的形态。果然，模型运行结果显示，这些古代植物与如今加拉帕戈斯群岛西部发现的植物轮廓完全匹配。

尽管逆向进化的概念存在争议，但乔兹维亚克表示，他们的研究结果恰恰表明了这一点——西红柿已经回到过去，以与它们的古代亲戚完全相同的方式繁殖出完全相同的化合物。

“有些人不相信这一点，”乔兹维亚克说。“但基因和化学证据表明，人类回归了祖先状态。机制就在那里。它确实发生了。”

乔兹维亚克表示，这些发现可能会促使科学家们重新思考进化，认为进化是一个更加流畅、更少线性的过程，甚至可能引发这样的想法：如果环境发生足够大的改变，这样的过程也可能发生在人类身上。他还表示，他的团队的研究工作可能为一种新型基因工程打开大门。

“只要改变几个氨基酸，就能得到完全不同的分子，”他总结道。“这些知识可以帮助我们研发新药，设计出更抗虫害的作物，甚至培育毒性更低的农产品。但首先，我们必须了解大自然是如何做到这一点的。这项研究是朝着这个目标迈出的一步。”

该研究结果已发表在《自然通讯》杂志上。