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.