Социальные растения: в дикой природе оленьи рога растут колониями, чтобы улучшить хранение воды для всех членов
Социальные колонии — не новость в животном мире. Пчёлы, муравьи и термиты живут большими колониями, разделяют труд и сотрудничают, чтобы заботиться о потомстве, произведённом одной маткой.
Это поведение, известное как эусоциальность, независимо развилось у насекомых, ракообразных (некоторые виды креветок) и даже некоторых млекопитающих (голые землекопы), но никогда не наблюдалось у растений. Это предполагало, что растения менее сложны.
Наше исследование, опубликованное на этой неделе, переворачивает понимание эволюции биологической сложности. Оно документирует жизненный цикл замечательного вида папоротника, растущего в кронах деревьев тропического леса на острове Лорд-Хау.
Вместо того чтобы расти поодиночке, папоротник олений рог (Platycerium bifurcatum) живёт колониями — это адаптация к суровой среде обитания высоко над водой и питательными веществами в почве.
Особи сильно различаются по размеру, форме и текстуре. Но они всегда растут бок о бок в колониях, подгоняясь друг к другу, как пазл, образуя "ведро" для хранения воды и питательных веществ, доступное всем членам колонии.
Многие особи отказываются от размножения и вместо этого сосредотачиваются на сборе или хранении воды на благо других членов колонии.
Жизнь в кронах деревьев
Оленьи роги относятся к группе растений, живущих на деревьях, — эпифитам. Кроны деревьев — сложная среда для роста растений. Без доступа к почве эпифиты регулярно подвергаются сильному водному и питательному стрессу.
Эпифиты эволюционировали, чтобы справиться с нехваткой воды и питательных веществ. Бромелиевые образуют чашевидные листья, а орхидеи имеют специализированные корневые ткани. Но оленьи роги развили колониальный образ жизни.
В дикой природе на острове Лорд-Хау мы обнаружили, что отдельные растения сотрудничают, специализируясь на разных задачах в построении общего хранилища воды и питательных веществ, часто за счёт собственного размножения — подобно общественным насекомым.
Это радикально меняет наше понимание биологической сложности. Это предполагает, что крупные эволюционные переходы к эусоциальности могут происходить как у растений, так и у животных.
Эволюция биологической сложности
Биологическая сложность развивалась в результате резких, крупных эволюционных переходов, когда независимые сущности начинают сотрудничать, образуя новые, более сложные формы жизни.
Существует восемь общепризнанных крупных эволюционных переходов — и эусоциальность является самым последним. Эусоциальные животные отличаются тремя фундаментальными способами:
- они живут в колониях, состоящих из разных поколений взрослых особей;
- они разделяют труд на репродуктивные и нерепродуктивные группы;
- они совместно заботятся о потомстве.
Наши наблюдения за последние два года на острове Лорд-Хау показали, что оленьи роги соответствуют этим критериям.
У высокоэусоциальных видов принадлежность к касте постоянна. Но у примитивно эусоциальных видов особи могут менять своё поведение в соответствии с потребностями колонии. Оленьи роги, вероятно, относятся к последней категории.
Текущие исследования определят положение оленьего рога на этом континууме эусоциальности. Но уже сейчас ясно, что растения и животные разделяют схожий эволюционный путь к большей биологической сложности.