Переход к опылению колибри снижает видообразование у пенстемона
Исследователи из Университета Канзаса Каролин Вессингер и Лена Хайлеман изучили эволюционные последствия смены опылителей у растений рода Penstemon (пенстемон, или "бородатый язык").
Ключевой вывод: Переход с опыления пчелами на опыление колибри, хотя и происходил многократно, приводит к замедлению или остановке видообразования в этой линии растений.
Контекст и важность
- Около 35% мировых сельскохозяйственных культур зависят от опылителей-животных.
- Разнообразие природных сообществ цветковых растений и опылителей поддерживает популяции опылителей, важных для сельского хозяйства.
- Род Penstemon (почти 300 видов в Северной Америке) идеален для изучения: большинство видов опыляются пчелами, но более 15 независимых эволюционных линий перешли на опыление колибри.
Метод и открытие
Ученые секвенировали ДНК около 100 родственных видов Penstemon и построили филогенетическое дерево. Результат:
- Переход на опыление колибри происходил минимум 17 раз.
- Однако каждый раз на дереве появлялся лишь один или два вида, адаптированных к колибри.
- Статистическое моделирование показало, что низкое разнообразие — не результат недавнего перехода, а следствие самого перехода на новый тип опылителя.
Эволюционная "перестройка" цветка
Переход требует радикальных изменений:
- Для пчел: сине-фиолетовые цветки, короткая открытая структура, тычинки расположены для переноса пыльцы на спину насекомого.
- Для колибри: красные цветки, длинные трубчатые венчики, больше нектара. Колибри, зависая, пьют нектар длинным языком, не нуждаясь в посадочной платформе.
Почему видообразование замедляется?
Основная гипотеза связана с поведением опылителя:
- Видообразование часто происходит при географической изоляции популяций (горы, каньоны).
- Колибри в Северной Америке, возможно, переносят пыльцу на большие расстояния во время сезонных миграций, поддерживая генетическую связь между удаленными популяциями и препятствуя их расхождению в новые виды.
Интересный контраст
В тропических регионах исследования показывают противоположную тенденцию: опыление колибри связано с такими же или более высокими темпами видообразования.
- Возможная причина: территориальное поведение тропических колибри, которые "охраняют" участок с цветами и меньше перемещаются между удаленными популяциями, что может способствовать изоляции.
Дальнейшие исследования
Работа является частью проекта, поддержанного грантом Национального научного фонда (NSF) на $2.5 млн. Следующий шаг — полевой сбор образцов географически изолированных видов для проверки гипотез.
