Эволюция сладкой стратегии защиты у папоротников

Растения и травоядные животные эволюционировали вместе, создавая динамичное взаимодействие стратегий выживания. Многие растения выработали физические и химические защиты. Известная стратегия цветковых растений — производство нектара для привлечения "муравьёв-телохранителей". Новое исследование изучило эволюцию этой же стратегии защиты у папоротников.

Исследование под руководством Джейкоба Суиссы из Университета Теннесси в Ноксвилле, в сотрудничестве со специалистом по папоротникам Фэй-Вэй Ли из Института Бойса Томпсона и мирмекологом Корри Моро из Корнеллского университета, было опубликовано в Nature Communications.

Исследование показало, что папоротники и цветковые растения независимо эволюционировали нектарники — специализированные структуры, выделяющие сахаристые "вознаграждения" для привлечения муравьёв-защитников — примерно в одно и то же время, в меловой период. Это важное открытие, поскольку оно предполагает, что сходные эволюционные динамики сформировали развитие мутуализма "муравьи-растения" в этих двух divergent линиях, разделённых более чем 400 миллионами лет.

"Наше исследование демонстрирует увлекательный пример конвергентной эволюции, когда папоротники и цветковые растения независимо разработали схожие стратегии защиты от хищников, привлекая муравьёв-защитников с помощью нектарников", — сказал Суисса.

Интегрировав филогенетические данные и сравнительный анализ, команда обнаружила, что нектарники возникли одновременно у папоротников и покрытосеменных, но папоротники испытали значительное отставание в диверсификации по сравнению с цветковыми растениями. Исследование также показало, что папоротники, вероятно, вторично привлекли муравьёв-защитников, используя уже существующие отношения "муравьи-покрытосеменные", когда они перешли с лесной подстилки в полог леса.

"Эволюционная история нектарников папоротников не только демонстрирует сложные взаимоотношения между растениями и насекомыми — ранее недооценённые, — но и подчёркивает способность папоротников адаптироваться к экологическим вызовам", — пояснил Суисса.

Исследование даёт новое понимание эволюционной динамики, формирующей взаимодействия "растение-животное". Изучив, как папоротники и цветковые растения независимо развили схожие защитные механизмы, учёные могут лучше оценить принципы, лежащие в основе биоразнообразия и функционирования экосистем. Эта работа открывает новые пути для изучения эволюционной истории других признаков растений и их экологического влияния, подчёркивая важность мутуалистических отношений в природе.