Южноафриканская ромашка изменила облик на австралийских пляжах, бросив вызов эволюционным прогнозам
За менее чем столетие с момента интродукции в Австралию южноафриканская пляжная ромашка (Arctotheca populifolia) радикально изменила свой внешний вид. Новое исследование под руководством учёных из UNSW демонстрирует яркий и необычный пример быстрой эволюции у растений.
Результаты, опубликованные в Proceedings of the Royal Society B, показывают, как интродуцированный вид может быстро измениться в новой среде, вдали от естественных врагов.
Генетика указала на исходную популяцию
Растение было завезено в Австралию из Южной Африки в 1930-х годах для защиты песчаных дюн от эрозии. Используя микросателлитные маркеры, исследователи установили прямую генетическую связь между современными австралийскими растениями и их исходной популяцией с конкретного пляжа в Южной Африке.
«Это ключевой шаг — найти родительскую популяцию, что бывает крайне редко и позволяет провести наиболее точные эволюционные сравнения», — говорит ведущий автор Клэр Бранденбургер.
Сохранение «детского» облика
В контролируемых условиях оранжереи учёные вырастили растения из обеих популяций. Результаты показали, что менее чем за сто лет морфология австралийской популяции стала резко отличаться от южноафриканской.
У южноафриканских растений листья взрослых особей развивают характерные лопасти по периметру. К удивлению исследователей, у интродуцированных австралийских растений взрослые особи сохранили ювенильную, простую лопатовидную форму листа.
Это явление известно как педоморфоз — сохранение детских черт у взрослого организма.
«Если бы натуралист увидел эти два растения 200 лет назад, он, вероятно, описал бы их как разные виды, потому что они выглядят настолько по-разному», — отмечает Бранденбургер.
Вопреки эволюционным прогнозам
Обычно интродуцированные растения следуют гипотезе EICA (Эволюция повышенной конкурентной способности): в отсутствие естественных врагов они направляют ресурсы на рост, становясь крупнее.
Однако вопреки этой теории и прогнозам команды, австралийская популяция ромашки оказалась более «консервативной»: у неё низкая стелющаяся форма роста и более мелкие, толстые листья, похожие на суккулентные. Это соответствует адаптации к более сухому климату, несмотря на то, что осадков в австралийских местах исследования выпадает в 2–3 раза больше, чем в южноафриканских.
«Нам нужно больше исследований, чтобы выяснить, почему это происходит. Всё больше данных показывает, что при наличии давления отбора растения и животные могут меняться очень и очень быстро», — говорит соавтор профессор Анджела Молс.
Быстрая эволюция — плохая или хорошая новость?
Такие быстрые изменения показывают, как виды могут становиться инвазивными.
«Это растение сильно изменилось менее чем за столетие. Это означает, что оно эволюционирует, чтобы лучше расти в Австралии, а значит, со временем может стать более инвазивным», — говорит профессор Молс.
Исследование также показывает, что нельзя недооценивать способность растений адаптироваться к быстро меняющимся условиям, таким как изменение климата.
«Мы беспокоимся, что виды местных растений изменятся в ответ на изменение климата, но это исследование может дать небольшую надежду на то, что, возможно, при сильном давлении отбора некоторые виды растений смогут отреагировать лучше, чем мы думали», — добавляет Молс.
«Люди часто полагают, что с изменением климата растения обречены. Но мы показываем, что, надеюсь, растения в целом смогут адаптироваться очень быстро. Так что, возможно, есть надежда», — заключает Бранденбургер.