Дикие цветы борются с изменением климата с помощью разнообразия
Чарльз Дарвин, выдвинув теорию эволюции, задался вопросом: если естественный отбор так эффективен, почему особи внутри вида не становятся одинаковыми и максимально приспособленными? Почему сохраняется генетическое разнообразие?
Исследование, опубликованное в журнале Science, приближает нас к ответу. Учёные, включая Джоша Пьюзи из William & Mary, изучили генетическую изменчивость у диких цветов Mimulus guttatus (обезьяний цветок) в регионе Айрон-Маунтин в Орегоне.
Команда секвенировала геномы 187 отдельных растений, выращенных из семян, а затем высадила их обратно в естественную среду. В течение двух лет они отслеживали приспособленность (fitness) каждого растения — его способность к размножению и производству семян. Это позволило напрямую связать генотип (генетический код) с фенотипом (наблюдаемыми признаками) и приспособленностью.
Ключевое открытие
Учёные обнаружили конкретные области в геноме, контролирующие время цветения и размер цветка. Оказалось, что одна и та же область влияет на оба признака: поздноцветущие растения дают более крупные цветки.
Роль изменчивой среды
Приспособленность оказалась строго зависимой от условий конкретного года:
- В один год короткий влажный период после таяния снега и ранняя засуха благоприятствовали мелким, раноцветущим растениям.
- В следующий год длительные весенние дожди и поздняя засуха дали преимущество крупным, поздноцветущим растениям.
Таким образом, межгодовые климатические колебания поддерживают генетическое разнообразие, поочередно отбирая то один, то другой генетический вариант в разные годы.
Экстремальные климатические колебания в регионе Айрон-Маунтин привели к тому, что популяция Mimulus guttatus обладает значительным генетическим разнообразием. Исследователи полагают, что этого запаса изменчивости может быть достаточно для быстрой адаптации к долгосрочным изменениям климата.
Важное предостережение
Однако успех одного вида не гарантирует стабильности всей экосистемы. Изменения времени и размера цветения напрямую влияют на опылителей (например, пчёл), что может нарушить взаимосвязи между видами растений и их опылителями.
«Хотя это рисует обнадёживающую картину для Mimulus в условиях изменения климата, — отмечает Пьюзи, — существует множество взаимодействий, не отражённых в нашем исследовании. Некоторые из них могут полностью разрушиться по мере потепления климата».
Исследование финансировалось Национальными институтами здоровья (NIH) и Национальным научным фондом (NSF).