벌새 수분 조절제. Shutterstock / Ondrej Prosicky
동물에 의해 수분 된 식물의 꽃은 자연에서 가장 놀라운 색상, 향기 및 모양의 변화를 보여줍니다. 그러나이 뛰어난 다양성은 어떻게 진화 했습니까?
이야기의 큰 부분은 그들이 번식을 위해 의존하는 동물에 대한 적응입니다. 많은 꽃의 특성은 최적의 꽃가루 이동을 위해 수분 매개자를 끌어 들이고“맞추는”적응으로 여겨집니다.
이러한 꽃 특성의 진화시기와 방법을 이해하기 위해 생물 학자들은 종종 과거를 재구성하고 진화 적 변화를 가져온 조건을 추론해야합니다. 그러나 흥미로운 대안은 최근 변경 사항을 사용하는 것입니다.
동료들과 제가 자세히 살펴 보았을 때 새로운 연구에서, 약 200 년 전에 아메리카 대륙으로 옮겨진 귀화 디기탈리스 꽃이 유럽 원주민에 비해 변한 것을 발견했습니다. 이러한 변화는 도입 이후 85 세대가되지 않아 벌새를 수분 매개자로 추가 한 것과 일치합니다.
디기탈리스는 익숙하다 원래 유럽에만 국한된 원산지의 사랑스러운 야생 꽃. 19 세기에 그들은 예리한 영국 정원사들에 의해 세계의 많은 지역에 소개되었습니다.
우리 인간은 식물을 전 세계로 옮김으로써 우연히 대륙 횡단 실험을 시작하여 식물의 번식 성공과 꽃의 진화에서 수분 매개자의 중요한 역할을 테스트했습니다. 식물이 새로운 지역에 도입되고 범위가 확장되면 종종 수분 매개체가없는 새로운 환경에 직면하게됩니다.
다른 경우에는 일반적인 디기탈리스 또는 디지탈리스 푸 퍼레아, 새로운 수분 조절제를 추가 할 수 있습니다. 이 경우 완전히 새로운 수분 매개자 그룹 인 벌새가 새로운 확장 범위의 일부에서 꽃 방문자 목록에 추가되었습니다.
유럽에서 디기탈리스는 혀가 긴 땅벌에 의해 독점적으로 수분됩니다. 꽃 관의 바닥에서 생산되는 감로 보상에 도달 할 수있는 유일한 곤충입니다. 그러나 디기탈리스가 아메리카에서 귀화하자 벌새가 등장했습니다.
비우호적 인 디기탈리스
그들의 모국에서 디기탈리스는 꿀벌 수분 매개자에 특화된 다양한 전략을 가지고 있습니다. 꽃은 모든 방문객이 접근 할 수있는 것처럼 보이지만 작은 곤충과 혀가 짧은 땅벌조차도 꿀에 접근 할 수 없습니다. 그것은 화관이라고 불리는 관에 의해 가려져 있으며, 그것은 밑 부분의 과즙쪽으로 점점 더 수축됩니다.
꽃은 또한 작은 꿀벌의 장벽 역할을하는 일련의 긴 털을 갖추고 있으며, 꽃 속으로 걸어 들어 가려고 할 때 날아가는 이유는 얽히고 포기하기 때문입니다.
그러나 이러한 꽃의 특성은 벌새가 방문하는 것을 막지는 못합니다. 여러면에서 디기탈리스는 완벽합니다 벌새 수분을 위해. 각 꽃은 다량의 과즙을 생산하고 큰 스탠드에서 자라는 벌새가 높은 에너지 수요를 지원하는 데 필요한 공급을 제공합니다.
긴 혀를 가진 땅벌은 디기탈리스 깊숙한 곳에서 꿀에 닿을 수 있습니다. Shutterstock / Ian Dyball
디기탈리스 진화
연구를 위해 콜롬비아, 코스타리카 및 영국 원주민의 디기탈리스 개체군에 초점을 맞췄습니다. 열대 지역에서는 인구가 2,200 미터 (7,200 피트) 이상의 고도로 제한되어 있으며, 일년 내내 시원하고 습합니다. 범블비는 여전히 가장 많이 방문하는 꽃이지만 벌새는 방문의 최대 27 %를 할 수 있습니다. 벌새가 디기탈리스의 효과적인 수분 매개체인지 테스트 한 결과 벌새가 꽃가루를 꽃으로 옮기는 데 꿀벌보다 훨씬 더 효과적이라는 것을 발견했습니다.
꽃을 연구 한 결과, 꿀이 축적되는 관은 영국 원주민에 비해 벌새가있는 개체군에서 현재 상당히 더 큽니다. 우리는 또한 더 큰 관을 가진 꽃을 가진 식물이 우리가 본 모든 귀화 집단에서 더 높은 번식 성공을 보인다는 것을 발견했습니다. 이것은 더 긴 꽃이 자연 선택에 의해 선호된다는 표시입니다.
이것은 콜롬비아와 코스타리카 인구에서 일관되었습니다. 이는 1850 년대에 유럽에서 두 개의 독립적 인 디기탈리스를 도입했기 때문에 중요합니다. 우리는 두 나라의 디기탈리스가 유 전적으로 구별된다는 분자 표지자로부터 예비 증거를 가지고 있습니다. 남미와 중미는 디기탈리스가 뚫을 수없는 울창한 저지대 우림으로 분리되어 있기 때문에 식물이 한 지역에서 다른 지역에서 식민지화 할 가능성은 거의 없습니다.
벌새를 추가 한 후 두 지역에서 동일한 꽃의 변화와 선택 방향을 볼 수 있다는 사실은 새로운 수분 매개자 환경에 빠르게 적응하고 있다는 강력한 증거를 제공합니다. 다음 연구에서 우리는 우리가 보는 선택이 실제로 벌새에 의해 부과 된 것인지 확인하고자합니다.
디기탈리스의 경우는 식물과 동물이 모두 이동, 확장 또는 후퇴해야하는 세계에서 충분한 시간이 주어지면 어떤 경우에는 식물이 수분 매개체의 변화에 탄력적 일 수 있음을 시사합니다. 그러나 많은 경우 식물은 새로운 수분을 얻는 대신 수분 조절제를 잃고 있습니다. 모든 사례를 연구하면 식물 진화를 더 잘 이해하는 데 도움이됩니다.
저자에 관하여
마리아 클라라 카스텔라 노스, 진화, 행동 및 환경 강사, 서식 스 대학교
ING
