Nie jest łatwo być muchą. Nie żyjesz długo, jesz dużo odchodów, a czasami, kiedy tylko próbujesz się przespać, zostajesz oszukany przez kwiat, by stać się jego sztucznym dawcą nasienia.

Poznaj południowoafrykańską stokrotkę chrząszcza (Gorteria diffusa), niepozorny kwiat pomarańczy, który zasiedla Namaqualand, kwitnącą pustynię w południowo-zachodniej Afryce. Po bliższym przyjrzeniu się ujawnia niezwykły przypadek roślinnego oszustwa seksualnego, formy pseudokopulacji. Dzieje się tak, gdy roślina wyhoduje coś, co wygląda prawie dokładnie jak robak lub inny zapylacz, jako sposób na zwabienie nieświadomego żywiciela do rozprzestrzeniania pyłku i tworzenia nowych roślin.

Jest to dość powszechne zachowanie w królestwie roślin, ale prawie każdy przykład można znaleźć w orchideach, rodzaju kwiatu, który liczy ponad 28 000 gatunków. Orchidee są solidnym przykładem ewolucyjnej historii sukcesu, wypełniając niemal nieskończone nisze i rozwijając wyspecjalizowane relacje z otaczającymi je zwierzętami. Weź na przykład Ophrys sphegodes, wczesna orchidea pająkowata, która ma kwiaty przypominające odwłok pająka, ale także reprodukuje feromony płciowe niektórych pszczół górniczych. Dwa imitacje w jednym!

W przypadku stokrotek chrząszczy, jednego z rzadkich oszustów seksualnych innych niż storczyki, ich kwiaty czasami mają ciemne, wypukłe plamki płatków u podstawy żółto-pomarańczowych kwiatostanów. Jeśli zmrużysz oczy — lub masz wizję robaka — wyglądają dokładnie jak ciemne muchy spoczywające na kwiatku. Są nawet owłosione guzy i zielono-czarny pigment otaczający niektóre odblaskowe białe kropki, które imitują egzoszkielet owada. Może cię to nie oszuka, ale dla samca muchy Bombyliid (Megapalpus capensis), wygląda jak prawdziwa okazja.

A kiedy wykryje a G. diffusa kwiatu, samiec rzuci się w dół i spróbuje być kimś więcej niż przyjacielem fałszywej muchy. Całe to sfrustrowane brzęczenie wokół wzmaga dużo pyłku, który pomaga mu rozprzestrzenić się na następny kwiat. Nie jest całkowicie zaskakujące, że ta mucha jest dominującym zapylaczem tych kwiatów.

To całkiem niezła sztuczka dla rośliny, ale także dość kłopotliwa dla botaników, którzy od wieków intrygują stokrotki chrząszczy. Nowa analiza genetyczna w czasopiśmie Current Biology ujawnia, w jaki sposób kwiat to robi, co pomaga wyjaśnić szersze złożone trendy w ewolucji.

Nie każda odmiana G. diffusa ma ten sam wzór przypominający muchę. Niektóre mają tylko kilka podróbek na wybranych płatkach, inne mają ich cały pierścień. Dzięki sekwencjonowaniu genomu różnych szczepów naukowcy z University of Cambridge wyjaśnili, w jaki sposób kwiat zmienia swój pigment i kształt płatków.

„Seksualne oszustwo roślin fascynuje biologów od wieków, ale ewolucja kwiatów zwodniczych seksualnie pozostaje nieco zagadkowa ze względu na ich skrajną specjalizację i brak form pośrednio zwodniczych” – napisali autorzy, co oznacza, że ​​tak naprawdę nie widzimy żadnych przykładów roślin które idą tylko w połowie na pseudokopulacji. Wszystko albo nic, jeśli chodzi o nakłanianie stawonogów do krycia się z tobą.

„Ta stokrotka nie wyewoluowała nowego genu„ zrób muchę ”” – powiedział w oświadczeniu główny autor badania, profesor Beverley Glover z wydziału nauk o roślinach Uniwersytetu Cambridge. „Zamiast tego zrobił coś jeszcze sprytniejszego – połączył istniejące geny, które już robią inne rzeczy w różnych częściach rośliny, aby stworzyć skomplikowane miejsce na płatkach, które oszukują samce much”.

Chcesz więcej artykułów o zdrowiu i nauce w swojej skrzynce odbiorczej? Zapisz się do cotygodniowego biuletynu Salonu The Vulgar Scientist.

To łączenie genów nazywa się kooptacją, starą koncepcją w biologii ewolucyjnej, która była używana do wyjaśnienia, dlaczego niektóre cechy w przyrodzie wydają się cudami. Istnieje wiele luk w zapisie kopalnym, ze względu na to, jak trudno jest im się uformować. Ale chociaż zapis jest nadal dość obszerny, czasami może się wydawać, że jeden gatunek wskoczył do drugiego bez przejścia.

Kooptacja wyjaśnia to jako rodzaj genetycznego recyklingu, w którym cecha nie jest odrzucana, ale zmieniana w celu osiągnięcia czegoś innego. Klasycznym przykładem są pióra ptaków, które pierwotnie wyewoluowały u niektórych dinozaurów w celu prezentacji i ochrony przed żywiołami, ale później stały się przydatne do lotu.

Ta nowa analiza przedstawia trzy geny, które dokooptowały stokrotki chrząszcza: jeden za kolor, jeden za wypukły kształt i jeden za umiejscowienie. Im bardziej przekonująca wydaje się sztuczna mucha, tym silniejsza była ekspresja tych genów. I wydaje się, że łączy te ekspresje genetyczne w tym samym czasie.

Wydaje się, że ta cecha wyewoluowała stosunkowo niedawno, zaledwie około 1,5 do 2 milionów lat temu. To niezbyt długo w kategoriach geologicznych — w rzeczywistości Homo sapiens prawdopodobnie po raz pierwszy pojawił się mniej więcej w tym samym czasie. A fakt, że ten kwiat wciąż dostarcza nektaru — swego rodzaju nagrody pocieszenia dla biednych, kłamie — wskazuje na fakt, że G. diffusa nie używał tej sztuczki wystarczająco długo, by polegać wyłącznie na oszustwie.

„Spodziewalibyśmy się, że ewolucja czegoś tak złożonego jak sztuczna mucha zajmie dużo czasu, z udziałem wielu genów i wielu mutacji” – mówi jeden z innych autorów badania, Roman Kellenberger, doktor habilitowany na Wydziale Uniwersytetu w Cambridge. Nauk o Roślinach, powiedział w tym samym oświadczeniu. „Ale w rzeczywistości, łącząc trzy istniejące zestawy genów, stało się to znacznie szybciej”.

Jest o wiele za wcześnie, aby to stwierdzić, ale w przyszłym scenariuszu, w którym muchy przewyższą liczebnie inne owady zapylające, takie jak pszczoły i motyle – realne ryzyko zaostrzone przez zmiany klimatyczne – strategia ta może okazać się niezwykle korzystna. Nadal istnieje kilka pytań bez odpowiedzi na temat tego kwiatu i jego ewolucji. Autorzy podają, że za pomocą inżynierii genetycznej możliwe jest przetestowanie teorii, na ile pozwalają te geny G. diffusa zbudować własne wabiki. Badania te mogą pomóc w wyjaśnieniu niektórych złożoności kooptacji, w tym sposobu, w jaki się zaczyna, udoskonala i wpływa na inne cechy. Ewolucja to dynamiczny proces, który czasami może wymykać się logice, ale nawet kwiaty oszustów z Południowej Afryki mogą nas czegoś nauczyć o zawiłościach życia na Ziemi.