Как растения эволюционировали, чтобы сделать муравьев своими слугами
Новое исследование в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) раскрывает генетическую историю коэволюции муравьев и растений. Ученые проанализировали 1700 видов муравьев и 10 000 родов растений и выяснили, что долгая история взаимоотношений началась с того, что муравьи стали добывать пищу на растениях. Растения же позже ответили эволюцией специальных признаков, дружественных к муравьям.
Как растения используют муравьев
Растения выработали ряд структур, специфичных для использования муравьями:
- Защита: Полые шипы для жилья или выделение внецветкового нектара. Некоторые муравьи, получая эти ресурсы, защищают растение от других насекомых и млекопитающих.
- Распространение семян: Богатые питательными веществами придатки к семенам (элайосомы). Муравьи уносят семя, съедают придаток, а семя выбрасывают — часто в nutrient-rich area, вдали от родительского растения.
Разгадка эволюционной последовательности
Ученые стремились понять, что было первым: поведение муравьев, использующих растения, или структуры растений, привлекающие муравьев. Из-за скудности ископаемых свидетельств (окаменелости редко показывают такие взаимодействия) команда использовала ancestral state reconstruction, сопоставляя данные ДНК и экологические базы данных с генеалогическими деревьями.
Ключевой вывод: Муравьи полагались на растения (как источник пищи и среду обитания) задолго до того, как растения развили специализированные структуры для их привлечения. Эволюционный путь муравьев к полной зависимости от растений был ступенчатым: сначала они стали добывать пищу на деревьях, затем включили растения в рацион и лишь потом начали гнездиться на них.
Парадокс коэволюции
Несмотря на взаимную выгоду, с эволюционной точки зрения группы муравьев, зависящие от растений, не диверсифицируются и не растут быстрее, чем те, что не имеют таких взаимодействий.
Как отмечает ведущий автор Мэтт Нельсен из Field Museum: «Это исследование важно, потому что оно дает представление о том, как развивались эти широко распространенные и сложные взаимодействия».