Почему шмели предпочитают жёлтые цветы красным и почему это важно для биоразнообразия

Учёные обнаружили в западной части США необычные жёлтые популяции двух видов красных губастиков (Mimulus cardinalis и Mimulus verbenaceus), которые обычно опыляются колибри.

Исследовательская группа доктора Келси Байерс из Центра Джона Иннеса (JIC) изучила этот феномен с помощью современных геномных и биохимических методов в контролируемых лабораторных условиях.

Ключевые результаты:

• Предпочтение шмелей: В контролируемых условиях шмели действительно предпочитали жёлтые цветы красным и посещали их в два раза чаще.
• Изменение запаха: Оба типа жёлтых морфов имели усиленное выделение аромата, что может отражать давление отбора со стороны пчёл, которые используют запах для поиска пищи (в отличие от колибри).
• Проблема с формой: Несмотря на предпочтение, форма цветков создавала шмелям проблемы. Они плохо подходили для опыления, повреждали цветки при попытке добраться до нектара и плохо контактировали с репродуктивными органами, что мешало эффективному переносу пыльцы.

Эволюционный взгляд:

Исследование предполагает, что эти жёлтые цветы представляют собой возможную раннюю стадию эволюционного перехода («адаптивного пути») от опыления колибри к опылению пчёлами. Мутации с большим эффектом (в данном случае изменение цвета) могут предшествовать более мелким изменениям в запахе и морфологии.

Генетические пути:

Исследование показало, что изменения произошли как конвергентно (сходным образом), так и дивергентно (разными путями):

• Конвергентно: Жёлтая окраска у обоих видов возникла из-за увеличения производства каротиноидов (красно-оранжево-жёлтых пигментов) с использованием одних и тех же генов.
• Дивергентно: Другие признаки, такие как регуляторы красного пигмента (антоцианов) и соединения цветочного аромата, возникли независимо, разными средствами.

Цитата автора:

«Даже несмотря на то, что эти виды тесно связаны, они следовали разными путями к одной и той же конечной точке для многих своих признаков. Мы определили способы, которыми цветы могут меняться и влиять на посещаемость опылителями, а также некоторые генетические пути, которые могут лежать в основе этих изменений», — сказала доктор Келси Байерс, ведущий автор исследования, опубликованного в Nature Communications.

Значение и дальнейшие планы:

Понимание того, как признаки эволюционируют в дикой природе, помогает лучше понять биоразнообразие. Это знание — основа для возможного инжиниринга признаков растений с целью повлиять на предпочтения опылителей и, как следствие, на урожайность сельскохозяйственных культур.

Команда планирует функциональное тестирование идентифицированных конвергентных (гены пути каротиноидов) и дивергентных (регуляторы антоцианов) генов, а также изучение другой жёлтой популяции M. cardinalis.