Эволюция шпорцев у цветков аквилегии: новый взгляд на клеточном уровне
Новое исследование лепестков цветов демонстрирует эволюцию в действии и противоречит более чем 60-летним научным представлениям.
Результаты опубликованы учёным из UC Santa Barbara и исследовательской группой из Гарвардского университета в Proceedings of the Royal Society B.
Цветки аквилегии (Aquilegia) эволюционировали, развив шпорцы разной длины, которые соответствуют длине языков их опылителей: пчёл, колибри и бражников. Шпорцы имеют форму трубчатого кармана и содержат нектар на кончике. Их длина варьируется от 1 до 16 сантиметров в зависимости от вида.
Исследователи обнаружили, что более длинные шпорцы образуются за счёт удлинения клеток в одном направлении (анизотропии), а не за счёт увеличения их количества. Это открытие противоречит десятилетиям научной мысли, предполагавшей, что удлинённые лепестки формируются благодаря продолжающимся клеточным делениям.
«Когда мы детально изучили это, то обнаружили, что даже цветок с очень длинным шпорцем почти не отличается по количеству клеток от цветка с коротким шпорцем», — заявил профессор Скотт А. Ходжес.
По его словам, большинство исследований формы, особенно листьев и некоторых частей цветка, фокусировались в основном на генах, контролирующих деление клеток. «Это исследование говорит о том, что не стоит ограничиваться только этими характеристиками; существует целый другой способ создания огромного разнообразия форм без вовлечения клеточных делений», — отметил Ходжес.
У растений с длинными шпорцами они достигают той же длины в тот же момент времени, что и у короткошпорцевых цветков, но продолжают расти. Остальной части цветка приходится ждать, пока шпорцы удлинятся. До этого момента пыльца не может быть выпущена, а семяпочки не готовы к оплодотворению. Цветок должен приостановить эту часть развития, пока растут шпорцы. Затем, почти неделей позже, эти цветки становятся репродуктивно зрелыми, после того как шпорцы вырастают длиннее.
Эволюция шпорцев у аквилегии считается классическим примером адаптивной радиации. Подобно дарвиновским вьюркам, со временем аквилегии эволюционировали в множество видов, чтобы занимать разные экологические ниши. Короткошпорцевые аквилегии легко опыляются пчёлами. У колибри длинные клювы и языки, что позволяет им опылять цветки со шпорцами средней длины. Бражники с их очень длинными языками могут опылять аквилегии с самыми длинными шпорцами, такие как Aquilegia longissima.