Des tomates des Galápagos retrouvent des molécules anciennes grâce à une mutation génétique

Sur de jeunes îles volcaniques, certaines tomates sauvages fabriquent des molécules abandonnées par leurs ancêtres depuis des millions d’années. Comment quelques mutations ont-elles pu réveiller cette ancienne défense chimique, et pourquoi cette découverte oblige-t-elle à regarder l’évolution autrement qu’une marche en avant ?

Tomates sauvages des Galápagos et résurgence de molécules issues d’un passé ancien

À première vue, Solanum cheesmaniae ressemble à une modeste tomate sauvage, jaune orangé, poussant entre les roches noires des Galápagos. Pourtant, certaines populations cachent une anomalie moléculaire fascinante. Leurs feuilles produisent des alcaloïdes dont la structure rappelle celle de plantes très anciennes, bien davantage que celle des tomates modernes.

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La surprise vient de la géographie. Sur les îles orientales, plus anciennes, les plants conservent une chimie comparable à celle des tomates cultivées. À l’ouest, sur des terres volcaniques plus jeunes et plus hostiles, ils accumulent jusqu’à 45 % d’une forme ancestrale d’alpha-tomatine. Comme si chaque île imposait sa propre direction à l’évolution.

Retour de défenses chimiques anciennes dans les feuilles des tomates des Galápagos

Les molécules concernées appartiennent aux glycoalcaloïdes stéroïdiens, des substances amères utilisées par les Solanacées, famille réunissant tomates, pommes de terre et aubergines. Ces composés constituent un bouclier chimique naturel contre certains insectes, champignons et animaux tentés de grignoter les feuilles ou les fruits encore immatures.

Mais deux molécules composées des mêmes atomes peuvent agir différemment lorsque leur architecture dans l’espace change. Les chercheurs distinguent ainsi une configuration 25S, associée aux tomates récentes, et une configuration 25R, plus fréquente chez l’aubergine. Les plants occidentaux ont précisément retrouvé cette orientation moléculaire ancestrale, comparable à une main droite remplaçant soudain une main gauche.

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Cette réapparition ne signifie pas que la plante devient primitive ou qu’elle efface son histoire. L’évolution ne poursuit aucun objectif et ne cherche pas nécessairement la complexité. Une caractéristique ancienne peut refaire surface lorsqu’elle offre un avantage. Dans les paysages secs et peu diversifiés de l’ouest, cette vieille recette défensive pourrait être particulièrement efficace, même si son bénéfice écologique reste à confirmer.

Quatre mutations de l’enzyme GAME8 suffisent à inverser la chimie des alcaloïdes

Au centre de l’enquête se trouve GAME8, une enzyme de la famille des cytochromes P450. Elle intervient pendant la fabrication des alcaloïdes et détermine leur orientation tridimensionnelle. En comparant ses différentes versions, les scientifiques ont identifié quelques substitutions d’acides aminés capables de transformer une enzyme moderne en productrice de molécules de type ancestral.

Pour tester ce mécanisme, l’équipe a utilisé Nicotiana benthamiana, une plante proche du tabac fréquemment employée en laboratoire. Après y avoir introduit plusieurs versions de GAME8, les chercheurs ont observé la production attendue des formes 25R ou 25S. Cette expérience de biologie moléculaire confirme que de minuscules modifications génétiques peuvent réorienter toute une chaîne chimique.

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L’expression « évolution inverse » est spectaculaire, mais elle doit être maniée avec prudence. Les tomates ne parcourent pas leur arbre généalogique à reculons. Elles subissent toujours des mutations et une sélection dans le présent. Ce qui revient, c’est un état biochimique ancestral, reconstitué grâce à une trajectoire génétique étonnamment proche de celle du passé.

L’évolution des tomates des Galápagos révèle une possible réactivation du passé

Publiée en juin 2025 dans Nature Communications, l’étude réunit des chercheurs de l’Université de Californie à Riverside et de l’Institut Weizmann des sciences. Elle éclaire la manière dont une duplication génétique ancienne, puis la spécialisation de GAME8, ont diversifié les défenses des Solanacées. Cette souplesse évolutive pourrait intéresser la sélection de cultures plus résistantes.

Aucune raison, toutefois, de redouter les tomates du supermarché. Les populations étudiées sont sauvages et leurs fruits ne sont pas destinés à l’alimentation courante. Manipuler ces mécanismes exigerait d’ailleurs d’évaluer soigneusement toxicité, goût et effets écologiques. Une défense plus puissante ne devient pas automatiquement une amélioration agricole, surtout lorsqu’elle repose sur des substances potentiellement toxiques.

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Reste une image difficile à oublier : sur des îles associées depuis Darwin à l’idée d’évolution, de petits fruits semblent rouvrir une ancienne boîte à outils moléculaire. À mesure que les milieux se transforment, combien d’autres espèces pourraient-elles faire resurgir des solutions oubliées, non pour retrouver le passé, mais pour affronter un avenir incertain ?