Исследование цветков с двумя типами тычинок решает загадку, озадачивавшую Дарвина

Большинство цветковых растений зависят от опылителей, например пчёл, которые переносят пыльцу с мужских тычинок одного цветка на женское рыльце другого. Однако пчелиное опыление связано с конфликтом интересов, так как пчёлы рассматривают пыльцу только как источник пищи.

В исследовании, опубликованном 23 декабря в Proceedings of the Royal Society B, команда Кэтлин Кей из UC Santa Cruz описала стратегию опыления, включающую цветки с двумя наборами тычинок, различающихся по цвету, размеру и положению. Дарвин был озадачен такими цветками, писав в письме, что "потратил на них огромные усилия и до сих пор не могу понять значение этих частей".

Новое исследование предлагает иное объяснение и показывает, как это работает у видов диких цветов рода Clarkia. Эксперименты в теплице и в поле показали, что гетерантерия (разнотычинковость) у Clarkia — это способ постепенной выдачи пыльцы пчёлам за несколько посещений.

Стратегия "дозирования пыльцы"

"Тычинки раскрываются в разное время, и растение постепенно выдаёт пыльцу пчёлам", — объяснила Кей.

Эта стратегия заставляет пчёл перелетать на другой цветок, не останавливаясь, чтобы очистить и упаковать пыльцу для доставки в гнездо. Если цветок выдаёт слишком много пыльцы, пчела начинает чиститься и улетает кормить потомство, не посетив другой цветок.

Особенности Clarkia

Из примерно 41 вида Clarkia в Калифорнии у половины есть два типа тычинок. Их опыляют специализированные виды одиночных пчёл. Исследователи сосредоточились на двух видах: C. unguiculata и C. cylindrica.

У этих видов:

• Внутренний круг тычинок стоит прямо в центре цветка, визуально заметен, созревает раньше и первым выпускает пыльцу.
• Неприметный внешний круг прижат к лепесткам, пока не откроются внутренние тычинки. Затем внешние тычинки перемещаются к центру и постепенно выпускают пыльцу.
• Через несколько дней рыльце становится липким и готовым к приёму пыльцы.

Опровержение гипотезы "разделения труда"

Ранее доминировала гипотеза "разделения труда": один набор тычинок кормит пчёл, а второй — незаметно наносит на них пыльцу для переноса. Она требует одновременной работы обоих наборов тычинок.

Наблюдения Кей в поле показали, что это не так: "Я видела цветки, где активен один набор, и цветки, где активен другой, но не видела цветков, где оба активны одновременно".

У C. cylindrica пыльца двух наборов разного цвета, что позволило отследить её путь. Эксперименты показали, что пыльца с обоих типов тычинок собирается пчёлами для пищи и переносится между цветками, что противоречит гипотезе разделения труда.

Наследие Дарвина

Кей отметила, что не осознавала, сколько времени Дарвин потратил на эту загадку. Незадолго до смерти он запросил семена C. unguiculata для экспериментов, возможно, находясь на верном пути.