Aby uniknąć międzygatunkowej hybrydyzacji, wystarczy w inny sposób wyczuć orchidee • Alexander Markov • Wiadomości naukowe na temat "Elements" • Biologia, Ewolucja

Aby uniknąć międzygatunkowej hybrydyzacji, storczyki wystarczają, by pachnieć inaczej.

Trzy rodzaje podstępnych storczyków z ich zapylaczami: Ophrys sphegodes i Andrena nigroaenea, Ophrys exaltata i Colletes cunicularius, Ophrys garganica i Andreja karbonaria. Zdjęcie z dodatkowych materiałów do artykułu, o którym mowa wEwolucja

Kwiaty orchidei z rodzaju Ophrys przebrane za samice owadów, aby przyciągnąć samców, które próbują kojarzyć się z kwiatami i zapylać je. Kluczową rolę w przyciąganiu zapylaczy odgrywa zapach storczyków, imitujący feromony płciowe samic jednego lub drugiego rodzaju owadów. Badanie trzech sympatrycznych (rosnących na tym samym terytorium) gatunków orchidei wykazało, że inny smak jest jedyną – a jednak dość skuteczną – barierą izolującą dla nich. Kiedy sztucznie zapylając kwiaty pyłkiem innego rodzaju, istnieje tyle żywych nasion, co w krzyżach wewnątrzgatunkowych. W przyrodzie hybrydy międzygatunkowe prawie nie występują ze względu na wysoką selektywność zapylaczy. Podczas obserwacji nie było ani jednego przypadku, w którym męski zapylacz przenosiłby pyłek na kwiat innego gatunku.

"Elements" zostały już powiedziane o storczykach tego rodzaju Ophrysże oszukują samców owadów zapylających udając samice (patrz: Niezwykły zapach hybrydowych storczyków promuje specjację, Elements, 06.11.2010).

Każdy typ tych storczyków, z reguły, jest zapylany tylko przez jeden rodzaj owadów.Pomaga to storczykom uniknąć hybrydyzacji międzygatunkowej. Okazuje się, że storczyki, aby nie krzyżować się z innymi rodzajami storczyków, wykorzystują mechanizmy izolacyjne opracowane przez owady, aby zapobiec skrzyżowaniu z innymi rodzajami owadów. Samce zapylających owadów znajdują samice dzięki kombinacji feromonów węglowodorowych charakterystycznych dla tego gatunku. Aromat orchidei naśladuje te kombinacje, co zapewnia selektywność zapylaczy.

Czasami samce jednego gatunku owadów zapylają jednocześnie dwa typy storczyków, ale potem te orchidee przyłączają swoje zapylacze do różnych części ciała owada: na przykład jeden do głowy, drugi do brzucha. W rezultacie pyłek nadal dostaje się tylko na słupki "swoich" gatunków.

Do tej pory jednak niektóre kluczowe pytania pozostają bez odpowiedzi. Jak skuteczny jest mechanizm izolacji, polegający na przyciąganiu samców owadów fałszywymi feromonami? Jak często robią zapylacze samce, kiedy siadają na kwiatach innego gatunku? Czy są bliskie gatunki z rodzaju storczyków Ophrysrosnące na tym samym terytorium i kwitnące w tym samym czasie, czy istnieją dodatkowe bariery izolacyjne lub czy kosztują one wyłącznie izolację "zapachową"? Wiele gatunków z rodzaju Ophrys różnią się nieznacznie od siebie genetycznie i morfologicznie, co można wytłumaczyć na dwa sposoby: albo te gatunki zaczęły się całkiem rozbierać (rozchodzić) całkiem niedawno, albo zachodzi między nimi wymiana genetyczna z powodu niedoskonałych mechanizmów izolacyjnych i częstej międzygatunkowej hybrydyzacji. Aby wyjaśnić te kwestie, należy szczegółowo przeanalizować działanie mechanizmów izolacyjnych w naturalnych storczykach.

To właśnie próbowali zrobić botanicy ze Szwajcarii i Włoch, którzy opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie Ewolucja. Autorzy wybrali trzy blisko spokrewnione gatunki jako obiekty (Ophrys sphegodes, O. exaltata, O. garganica), rosnące razem na południu Włoch i kwitnące w tym samym czasie. Jako storczyki te storczyki wykorzystywane są przez oszukanych samców trzech gatunków pszczół: odpowiednio, Andrena nigroaenea, Colletes cunicularius i A. karbonaria.

Aby ocenić skuteczność mechanizmu izolacji w oparciu o selektywność zapylaczy, autorzy opisali 1686 storczyków o różnych barwnikach. Potem podążali za otaczającymi kwiatami, jeśli nie zostali zapyleni przez jedną z oznakowanych pollinarii. W sumie 46 przypadków było w stanie zarejestrować: oznaczone pollinaria zostały przyniesione przez owady w 15 kwiatach O. sphegodes, 21 kwiatów O. exaltata i 10 kwiatów O. garganica (wydajność zapylania tych roślin jest generalnie dość niska: średnio tylko 10,8% kwiatów pierwszego gatunku jest zapylanych, 18,8% z drugiego i 3,2% z trzeciego). Wszystkie 46 aktów zapylenia było wewnątrzgatunkowe: owady nigdy nie popełniły błędu, przynosząc pyłkowate w kwiat innego gatunku. Wskazuje to na bardzo wysoką skuteczność tego mechanizmu izolacyjnego.

Aby dowiedzieć się, czy w badanych storczykach istnieją inne mechanizmy izolujące, autorzy przeprowadzili serię eksperymentów dotyczących sztucznego zapylania. Okazało się, że jeśli zapylasz kwiaty ręcznie za pomocą pyłku z dowolnego z trzech gatunków, zawsze prowadzi to do powstania normalnych owoców z żywymi nasionami, a liczba nasion nie zależy od tego, czy przejście było wewnątrzgatunkowe, czy międzygatunkowe. Tak więc, jeśli obcy pyłek dostanie się do kwiatu orchidei, nic już nie koliduje z tworzeniem się nasion hybrydowych.

Analiza genetyczna 146 roślin wykazała obecność niewielkich, ale dość wyraźnych różnic genetycznych między trzema gatunkami. Znaleziono tylko dwie hybrydy pierwszej generacji (między O. sphegodes i O. exaltata). Wskazuje to na niską częstotliwość hybrydyzacji.

Skład chemiczny zapachów trzech rodzajów storczyków analizowano za pomocą chromatografii gazowej. Uzyskane wcześniej wyniki zostały potwierdzone, zgodnie z którymi te zapachy wyraźnie różnią się od siebie stosunkiem różnych alkenów (to właśnie te substancje wprowadzają w błąd męskie zapylacze).

W przeciwieństwie do gatunków wymienionych w uwadze "Niezwykły zapach hybrydowych storczyków promuje specjację" ("Elementy", 11.06.2010), wszystkie trzy gatunki badane w tej pracy są diploidalne, dlatego też różnice w ploidii (liczba zestawów chromosomowych) nie mogą zakłócać hybrydyzację. To prawda, że ​​autorzy nie weryfikowali bezpośrednio płodności hybryd pierwszej generacji.

A zatem mechanizm izolacyjny oparty na selektywnym przyciąganiu samców określonego gatunku owadów może być niezwykle skuteczny. Co więcej, w przypadku trzech badanych gatunków jest to w rzeczywistości jedyny środek, dzięki któremu pozostają one trzema odrębnymi gatunkami, a nie łączą się w jedno.

Wiadomo, że radykalna zmiana w składzie chemicznym zapachu, która może prowadzić do zmiany zapylacza, w storczykach może wystąpić z powodu bardzo małych zmian genetycznych (pojedynczych mutacji).Wydaje się, że konsekwencją takich mutacji może być szybkie tworzenie izolacji reprodukcyjnej pomiędzy zmutowanymi osobnikami i populacją przodków – w istocie nie są potrzebne żadne dodatkowe mechanizmy izolujące. Być może jest to jeden z powodów ogromnej różnorodności gatunków storczyków.

Źródło: Shuqing Xu, Philipp M. Schluter, Giovanni Scopece, Hendrik Breitkopf, Karin Gross, Salvatore Cozzolino, Florian P. Schiest. Kwiatowe oszukańcze storczyki seksualności // Ewolucja. Zaawansowana publikacja online 9 czerwca 2011 r.

Zobacz także:
Niezwykły aromat hybrydowych storczyków przyczynia się do specjacji "Elementy", 06.11.2010.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: