Стратегии размножения паслёновых демонстрируют эволюционный баланс

Большинство цветковых растений, имея и мужские, и женские органы, могут самоопыляться и размножаться без партнёра. Однако, согласно исследованию биологов из Университета Иллинойса в Чикаго, это даёт лишь краткосрочное адаптивное преимущество. Долгосрочное эволюционное выживание вида благоприятствует растениям, которые принимают пыльцу с другого растения.

«Мы показали, что сильное краткосрочное преимущество особей, способных к самооплодотворению, может быть перевешено долгосрочными преимуществами для видов растений, которые строго его избегают», — говорит Борис Игич, доцент биологических наук.

Это приводит к «постоянной конкуренции между двумя репродуктивными стратегиями», что объясняет различия в видовом разнообразии среди разных групп растений. Результаты опубликованы в выпуске журнала Science от 22 октября.

Исследование на семействе паслёновых (Solanaceae)

Исследование сфокусировано на большом и разнообразном семействе паслёновых, которое включает важные сельскохозяйственные культуры: картофель, томаты и табак. Около половины известных видов паслёновых не способны к самооплодотворению.

Учёные измерили долгосрочные эффекты самооплодотворения, которое вызывается частыми мутациями и, будучи приобретённым, трудно теряется. Применив математическую модель для расчёта скорости видообразования (диверсификации), они обнаружили:

«Мы обнаружили, что виды, избегающие самооплодотворения, диверсифицируются быстрее, что даёт им долгосрочное преимущество», — говорит ведущий автор Эмма Голдберг.

Эволюционный компромисс

Это компромисс. Краткосрочные выгоды — гарантия размножения и способность захватывать новые среды — противопоставлены долгосрочным преимуществам большего генетического разнообразия. Последнее позволяет растениям, избегающим самооплодотворения, иметь больше потомства при непредсказуемых изменениях среды.

Избегание самооплодотворения также помогает растениям легче сохранять полезные мутации и обеспечивает некоторую защиту от вредных мутаций.

Выводы подчёркивают, что как индивидуальные, так и видовые характеристики могут сильно влиять на эволюцию и диверсификацию группы растений.

«Способность или неспособность к самооплодотворению подвержена действию мощных и противоположно направленных сил», — отмечает Голдберг. — «Баланс между этими противоборствующими силами помогает объяснить разнообразие растений в семействе паслёновых и, возможно, многих других группах растений».