Побег из эволюционного тупика

Цветки пассифлоры с длинными нектарниками полностью зависят от мечеклювого колибри в опылении. Однако, как показывает новое исследование учёных LMU, эволюция даже такой крайней специализации отнюдь не является необратимой.

Цветки многих видов пассифлоры (род Passiflora) — одни из самых ярких и привлекательных в растительном мире. Для подгруппы Tacsonia характерны чрезвычайно удлинённые нектарные трубки. В результате опыление в этой группе целиком зависит от одного вида птиц — мечеклювого колибри Ensifera ensifera. С клювом длиной около 11 см и соответствующим языком, Ensifera — единственный вид колибри, способный добраться до нектара на дне 6–14-сантиметровых трубок. При этом голова птицы неизбежно контактирует с пыльцой, переносит её к следующему цветку и опыляет его. Поскольку пассифлоры не способны к самоопылению, это их единственный способ опыления.

«Эта высокоспециализированная форма опыления — результат процесса коэволюции, — говорит профессор Сюзанна Реннер из LMU. — Подобные адаптации требуют времени для развития, что привело к представлению об их эволюционной траектории как направленной только на дальнейшее совершенствование и необратимой». Однако, как выяснилось, эволюция — не улица с односторонним движением.

Эволюция может пойти вспять

Применив методы молекулярной филогенетики и так называемые молекулярные часы, Реннер и её коллеги Стефан Абрахамчик и Даниэль Соуто-Виларос показали, что зависимость видов Tacsonia от Ensifera ensifera терялась несколько раз за относительно короткий в геологическом смысле период.

Идея метода молекулярных часов в том, что степень различия между ортологичными генами у пары видов отражает время, прошедшее с момента их последнего общего предка. «Мы исследовали последовательности генов у 43 видов группы Tacsonia, — объясняет Абрахамчик. — Набор включал 26 видов с очень длинными нектарными трубками и 17 видов с более короткими трубками. Тринадцать из последних опыляются короткоклювыми колибри, а четыре других — летучими мышами».

Реконструкция эволюционной истории показала, что первые виды Tacsonia с длинными нектарными трубками появились около 11 миллионов лет назад. Коэволюция с длинноклювым Ensifera началась, вероятно, очень рано.

«Однако за последние 2–4 миллиона лет — очень короткий срок в эволюционном плане — некоторые длиннотрубчатые виды Tacsonia дали начало новым формам, которые опыляются не Ensifera, а либо короткоклювыми колибри, либо летучими мышами», — говорит Реннер.

Эта диверсификация сопровождалась резким укорочением нектарной трубки и, в некоторых случаях, изменением цвета цветка с красного (который колибри различают особенно хорошо) на бледно-зелёный или беловатый, к которому приспособлены глаза ночных летучих мышей.

Побег от опасностей чрезмерной специализации

Исследователи полагают, что переход к новым опылителям был косвенным следствием изменения окружающей среды, а видообразование облегчилось возникновением географических барьеров между популяциями, вероятно, в результате поднятия Анд. Виды Tacsonia встречаются исключительно в горных лесах Анд на высотах от 1700 до 4000 м. На этих высотах Ensifera — единственный опылитель, снабжённый достаточно длинным языком.

«Ensifera — высокоэффективный опылитель, но полная зависимость от одного вида — потенциально рискованная стратегия. Некоторые виды Tacsonia вымерли в определённых областях, где их единственный опылитель больше не встречается, — говорит Реннер. — Вот почему иногда выгодно разорвать высокоспециализированные отношения с единственным опылителем — и изученная нами группа длиннотрубчатых пассифлор включает хорошие примеры таких эволюционных переключений».