Vedci odhalili spôsob, ako rastliny vytvárajú falošné muchy na svojich kvetoch, aby prilákali opeľovače. O evolučnú zmenu sa odborníci zaujímajú už desaťročia.
Gorteria diffusa. Zdroj: iStockphoto.com
Samček muchy prilieta ku kvetu a dosadá na niečo, o čom si myslí, že je samička. Snaží sa s ňou spáriť, no márne. Len tak ľahko sa však nevzdáva. Až po niekoľkých ďalších pokusoch si to napokon rozmyslí a bez úspechu odletí preč. Rastlina však dostala to, čo chcela – peľ.
Juhoafrická rastlina Gorteria diffusa je jediná svojho druhu, ktorá na lupeňoch vytvára zložitú štruktúru pripomínajúcu samicu muchy. Mechanizmus, ktorý sa ukrýva za dômyselným klamom, zaujíma vedcov už desaťročia. Rastlina vytvára na lupeňoch zložité trojrozmerné útvary, ktoré sa tvarom, farbou a dokonca aj chĺpkami podobajú hmyzu.
Medzinárodný tím vedcov identifikoval tri súbory génov, ktoré sa podieľajú na vytváraní imitácie muchy. Svoje zistenia publikovali v odbornom časopise Current Biology a v tlačovej správe Cambridgeskej univerzity.
Nové funkcie existujúcich génov
Prekvapením pre odborníkov bolo, že gény, ktoré sa zúčastňovali na vytváraní imitácie muchy, plnili v skutočnosti aj iné funkcie. Jedna skupina génov zodpovedala za pohyb železa v tele rastliny, iná podporovala rast koreňových chĺpkov a posledná riadila tvorbu kvetov.
Aby Gorteria diffusa vytvorila na lupeňoch komplikovanú škvrnu imitujúcu samicu muchy, nevyvinula nový gén, ale urobila niečo oveľa premyslenejšie. „Spojila existujúce gény, ktoré už vykonávali iné úlohy v odlišných častiach rastliny,“ opísala stratégiu rastliny spoluautorka štúdie Beverley Gloverová.
Gény zodpovedajúce za pohyb železa pozmenili farbu inak červenkastých lupeňov na modrozelenú. Gény, ktoré podporujú rast koreňových chĺpkov, podnietili tvorbu podobných štruktúr aj na kvetoch a vďaka poslednej skupine génov sa imitácie múch objavujú na náhodných miestach okvetných lístkov.
Imitácia ako evolučná výhoda
Vedci vysvetľujú, že táto stratégia poskytuje rastlinám Gorteria diffusa evolučnú výhodu. Rastlina priťahuje viac samcov múch, ktoré ju následne opelia. Gorteria diffusa žije v drsných púštnych podmienkach južnej Afriky s krátkym obdobím dažďov, počas ktorého musia vytvoriť kvety, opeliť sa a vyprodukovať semená. Preto medzi nimi panuje tvrdý boj o opeľovače. Vďaka okvetným lístkom s imitáciami samíc múch sú pre užitočný hmyz neprehliadnuteľné a lákavé.
„Na kvetoch s jednoduchými škvrnami samce múch nezotrvávajú dlho. Falošné muchy ich však lákajú natoľko, že pri pokusoch o párenie s nimi trávia na kvetoch oveľa viac času. Vďaka tomu nanesú na kvet viac peľu a prispievajú tak k jeho opeleniu,“ vymenoval výhody adaptácie rastliny spoluautor štúdie Roman Kellenberger.
Skupina rastlín zahŕňajúca kvet Gorteria diffusa je z evolučného hľadiska v porovnaní s inými žijúcimi organizmami veľmi mladá (jej vek je približne 1,5 – 2 milióny rokov). Najstaršie rastliny z tejto vývojovej vetvy nemali podobné škvrny, fľaky na lupeňoch sa im teda museli vyvinúť vo veľmi krátkom čase.
„Očakávali by sme, že vývoj niečoho takého zložitého, ako je falošná mucha, bude trvať dlho a bude sa na tom podieľať veľa génov a mutácií. Vplyvom spojenia troch existujúcich skupín génov sa to však udialo oveľa rýchlejšie,“ vysvetlil evolučný vývoj nezvyčajnej črty Kellenberger.
Len jednoduchá škvrna nestačí
Vedci porovnávali aktívne gény v lupeňoch rastlín s falošnými škvrnami a v lupeňoch rastlín, ktoré podobné fľaky nemali. Informácie konfrontovali aj s odlišným typom tejto rastliny, ktorý vytvára len jednoduchý vzor škvŕn. Na základe dát zisťovali, ktoré gény sú pri tvorbe imitácie múch aktívne.
Ide o jediný príklad kvetu, ktorý na okvetných lístkoch vytvára viacero napodobenín múch. Iní predstavitelia tej istej čeľade majú na lupeňoch len jednoduché škvrny, napríklad prstencovité, ktoré nie sú pre hmyz natoľko presvedčivé a lákavé.
Túto adaptáciu možno podľa Kellenbergera prirovnať k expresnému vyvinutiu úplne nového orgánu. Vedci vyskúmali aj časovú postupnosť vzniku jednotlivých zmien, ktoré napokon vyústili do imitácie hmyzu. Ako prvá sa zmenila farba lupeňa, následne pozícia škvŕn a nakoniec sa na okvetných lístkoch objavili chĺpky.
Zdroje: Tlačová správa Cambridgeskej univerzity, DOI: 10.1016/j.cub.2023.03.003
(ab, af)
