Загадка желтых цветов: эволюционный флирт с пчелами вместо колибри

На западе США ученые обнаружили любопытный пример биоразнообразия в действии. Два вида красных цветков-губастиков (Mimulus), которые обычно опыляются колибри, на окраинах своих ареалов внезапно обзавелись популяциями с необычными, ярко-желтыми цветами. Это наблюдение дало толчок к новому исследованию, раскрывшему удивительные детали эволюционного процесса.

Спустя десятилетия исследовательская группа под руководством доктора Келси Байерс из Центра Джона Иннеса (John Innes Centre) решила разгадать эту загадку с помощью современных геномных и биохимических ресурсов. Целью было не просто объяснить генетическую основу смены цвета, но и выяснить, как целый комплекс признаков, включая аромат и форму цветка, может быть вовлечен в очевидный переход от опыления колибри к опылению пчелами.

Эксперименты в контролируемых лабораторных условиях подтвердили: шмели действительно предпочитают желтые цветы красным и посещают их в два раза чаще. Исследование также выявило, что обе разновидности желтых губастиков испускали более сильный аромат. Это ключевая адаптация, ведь пчелы, в отличие от колибри, активно используют обоняние для поиска пищи.

Однако история оказалась сложнее. Форма цветков, идеально приспособленная для длинных клювов колибри, стала для пчел настоящим препятствием. Пытаясь добраться до нектара, неуклюжие насекомые повреждали лепестки и плохо контактировали с репродуктивными органами растения, что делало процесс переноса пыльцы малоэффективным.

Ученые предполагают, что эти желтые цветы представляют собой раннюю стадию эволюционного перехода — своего рода «адаптивной прогулки» от одного опылителя к другому. Это уникальная возможность увидеть эволюцию в действии и понять, в каком порядке могут развиваться признаки: сначала происходят кардинальные изменения, такие как цвет, а уже за ними следуют более тонкие настройки, например, аромата и морфологии.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, ответило и на другой важный вопрос: одинаково ли эволюционировали желтые формы у двух разных видов? Ответ оказался двойственным. С одной стороны, генетический анализ показал, что пожелтение цветков в обоих случаях было вызвано увеличением выработки каротиноидов, за которые отвечали одни и те же гены. Это яркий пример конвергентной эволюции, когда разные виды приходят к одному решению независимо друг от друга.

С другой стороны, прочие признаки, такие как регуляторы красного пигмента и химический состав цветочного аромата, развивались у каждого вида своим, уникальным путем. «Несмотря на то, что эти виды тесно связаны, они по-разному пришли к одной и той же цели для многих своих черт», — объясняет доктор Байерс.

Сложные партнерские отношения между растениями и опылителями являются основой здоровых экосистем, которые поддерживают чистую окружающую среду и производство многих сельскохозяйственных культур. Команда планирует продолжить исследование, чтобы выяснить, следовали ли другие популяции желтых губастиков тем же эволюционным маршрутом.

«Понимая, как черты эволюционируют в дикой природе, мы лучше понимаем биоразнообразие. А понимая, как на эти черты влияет генетика растений, мы получаем основу для создания сортов, которые будут лучше опыляться и, следовательно, давать больший урожай», — заключает доктор Байерс.