Насекомые повышают разнообразие растений, производящих нектар

Некоторые растения образуют новые виды с помощью своих друзей, согласно исследованию Корнеллского университета, опубликованному 27 октября в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследование показывает, что когда растения развивают взаимовыгодные отношения с животными, в основном насекомыми, эти семейства растений становятся более разнообразными, эволюционируя в большее количество видов с течением времени.

Исследователи провели глобальный анализ всех семейств сосудистых растений. Более 100 из них развили нектарные железы, выделяющие сахаристый нектар, который привлекает и кормит защитных животных, например, муравьев. Группы растений с нектарными железами содержат больше видов с течением времени, чем группы без этих желез.

«Почему одни группы видов эволюционируют, становясь более разнообразными, чем другие, — одна из великих загадок биологии», — сказал Анураг Агравал, профессор экологии и эволюционной биологии и соавтор статьи. Ведущий автор — Марджори Вебер, Ph.D. '14, ранее из лаборатории Агравала, а теперь постдокторант Калифорнийского университета в Дэвисе.

«Привлекая телохранителей к растениям, эти железы могут повысить успех растений в различных средах обитания, защищая их от местных вредителей», — сказала Вебер. «Это, в свою очередь, может увеличить выживаемость растений в отдаленных местах, снизить риск локального вымирания или и то, и другое».

Кроме того, когда муравьи, например, защищают растения от вредителей, растения могут направить энергию и ресурсы, которые в противном случае были бы выделены на защиту, на развитие новых признаков.

Эти преимущества могут сделать такие растения более успешными в миграции в новые места, где они со временем могут диверсифицироваться в новые виды.

Нектарные железы независимо эволюционировали более 100 раз за историю Земли, что дало исследователям множество возможностей для анализа этих механизмов в разных семействах растений.

Анализ «стал возможным благодаря данным последовательностей ДНК, доступным для многих видов растений», — сказал Агравал. Исследователи использовали эти данные для компьютерного моделирования филогений (ветвящихся диаграмм, изображающих эволюционную взаимосвязь между группами организмов) и для расчета количества новых видов, возникающих за миллион лет.

Биологи давно строили предположения, какие признаки могли быть «ключевыми инновациями», которые привели к появлению высокоразнообразных групп видов, сказал Агравал. У животных предполагалось, что полет сыграл аналогичную ключевую роль в диверсификации птиц, летучих мышей и насекомых. Для видов растений защита от насекомых-вредителей и формирование взаимовыгодных отношений с хищниками стали критическим эволюционным скачком.