Почему амброзия — высокоаллергенное растение — так быстро распространяется?

Исследователь Майкл Мартин отправился в шестинедельную поездку по США и собрал 1000 образцов растения с обочин дорог и из гербариев, чтобы ответить на этот вопрос.

Амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia) распространяется по Европе. Одно растение может производить до миллиарда пыльцевых зёрен за сезон. Это также сорняк, доставляющий неудобства фермерам.

Растение родом из Северной Америки, и его широкое распространение, вероятно, во многом связано с деятельностью европейцев за последние пять веков.

Роль переселенцев

«Амброзия, вероятно, распространялась в Северной Америке вместе с переселенцами, которые заносили её на своих повозках, расчищая farmland и вырубая леса», — говорит Майкл Д. Мартин, доцент кафедры естественной истории Музея университета NTNU.

Анализ почвенных слоёв показывает чёткую корреляцию между распространением амброзии в Северной Америке за последние 500 лет и районами, где переселенцы осваивали новые земли. Растение, похоже, следовало за ними на запад от восточного побережья нынешних США.

Похоже, амброзия очень быстро закрепляется на вспаханной или иным образом нарушенной почве. Она эффективно распространяется в Европе, быстро занимая строительные площадки и обочины новых дорог, вытесняя местные виды.

Почему это происходит так быстро?

Распространение амброзии описывают как результат «быстрой эволюции». Однако исследования Мартина и других учёных показывают, что растение обладало высокой способностью к адаптации ещё до прихода европейцев в Северную Америку.

«Мы обнаружили значительные изменения в генетической структуре растения ещё до его попадания в Европу. Эта структура и способность адаптироваться к локальным изменениям могут объяснить, почему оно так быстро росло и эффективно распространялось на новых территориях», — говорит Мартин.

Возможно, эта способность к быстрой адаптации была необходима для выживания на континенте с быстро меняющимися условиями и разнообразным климатом. Европейское сельское хозяйство и спрос на древесину просто улучшили условия для распространения растения, дав эволюционное преимущество тем особям и популяциям, которые быстро росли и могли захватывать новые земли.

Сбор 1000 образцов

Мартин собрал растения для ДНК-анализа в 37 различных локациях на востоке США. Он также сравнил новые образцы с историческими из гербариев Северной Америки и Европы, всего около 1000 образцов.

Цель — сопоставить части генетической структуры вида и найти связи между распространением амброзии и различными генами.

«Мы обнаружили драматические изменения в генетической структуре», — сказал Мартин.

Исследование продолжается. В новом проекте команда планирует проанализировать весь геном амброзии из гербариев со всего мира, чтобы найти больше связей между распространением растения и его генами.

Пока не в Норвегии

Амброзия закрепилась во Франции, Италии, Швейцарии и Венгрии, среди прочих мест.

Её распространение в Норвегии идёт медленно, поскольку вегетационный период слишком короток для этого теплолюбивого вида, чтобы успеть дать семена.

«Семена, занесённые, например, с кормом для птиц, могут прорасти и зацвести, но не успевают дать собственные семена. Мы обнаруживаем в наших образцах максимум одно-два пыльцевых зерна в год от таких "безбилетных" семян, поэтому пока не ожидаем драматического развития событий», — говорит пыльцевой аналитик Халльвард Рамфьорд.