Разгадана тайна мимикрии орхидей Дракулы с помощью 3D-принтера
Учёные раскрыли секрет мимикрии, которую используют орхидеи рода Dracula для привлечения мух и обеспечения своего выживания. Команда под руководством исследователей из Университета Орегона сделала это с помощью 3D-принтера.
Исследование, проведённое в Эквадоре, является прорывом в эволюционной биологии, а использованный подход применим к изучению других систем «растение-опылитель», заявила профессор биологии Барбара «Битти» Рой. Полученная информация должна помочь улучшить природоохранные усилия в исчезающих средах обитания.
Исследование поддержали Национальное географическое общество и Национальный научный фонд, включая грант в $573 000 по Закону о восстановлении и реинвестировании США 2009 года. Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.
Мимикрия как двигатель эволюции
«Мимикрия — один из лучших примеров естественного отбора», — сказала Рой. «Как она эволюционирует — большой вопрос. В данном случае существует около 150 видов этих орхидей. Как они опыляются? Какие связи существуют? Это пример, когда орхидеи встраиваются в целую исчезающую экосистему. Работа велась в последнем незатронутом вырубкой водоразделе на западе Эквадора, где облачные леса исчезают с угрожающей скоростью».
Орхидеи Dracula растут в Центральной Америке и на северо-западе Анд в Южной Америке. Название буквально означает «маленький дракон» из-за черт, напоминающих лицо, но многие отмечают сходство с графом Дракулой в образе летучей мыши. Один из видов назван Dracula vampira.
Орхидеи, пахнущие грибами
«Орхидеи Dracula выглядят и пахнут как грибы», — сказал ведущий автор исследования Тобиас Полича. — «Мы хотели понять, что именно в цветках привлекает мух, посещающих грибы».
Учёные детально изучили 22 орхидеи, чтобы определить, где производятся специфические запахи и какие из них привлекают опылителей — в данном случае 11 видов плодовых мух, обитающих среди диких грибов, растущих рядом с орхидеями.
Эксперимент с 3D-копиями
Для полевых испытаний исследователи использовали лишённые запаха силиконовые копии орхидей, напечатанные на 3D-принтере. Копии, идентичные по форме и размеру настоящим цветкам, позволили наносить различные цветовые узоры и экстракты запахов. Также использовались химеры — копии с реальными и искусственными частями, что позволило выяснить, какие именно части привлекательны. Мухи реагировали на искусственные растения как на настоящие.
3D-модели создала соавтор работы Мелинда Барнадас, совладелица студии научного искусства Magpie Studio.
Ключевой элемент обмана
Исследование установило, что ключевой частью мимикрии орхидей является похожая на гриб губа (labellum), прикреплённая к узкой репродуктивной колонке цветка.
«Орхидея хочет, чтобы муха заползла в колонку, после чего растение приклеивает к ней поллиний — пакетик с пыльцой, который муха не может снять», — объяснила Рой. — «Затем муха летит к другой орхидее, которая этот пакетик снимает».
Мухи проводят внутри колонки до часа, что возможно лишь для некоторых из более чем 80 видов плодовых мух (drosophilid), идентифицированных в этом районе.
Взаимная выгода
Мухи также питаются дрожжами в цветках, часто спариваются на орхидеях, а затем откладывают яйца на ближайших диких грибах, обеспечивая и собственное выживание.