Novatoriški apdulkintojų tyrimai atskleidžia genetinius Darwino „Bjaurios paslapties“ užuominas

Karolinos vanago kandis (Manduca sexta) skrydžio kameroje maitina baltą Mimulus mutantą. Kreditas: Byersas ir Bradshawas, 2021 m

Tyrimas dėl apdulkinančių kandžių žydėjimo preferencijų galėjo padėti suprasti paprastus veiksnius, reikalingus naujų rūšių atsiradimui.

Stipri augalų ir gyvūnų apdulkintojų bendraevoliucinė sąsaja jau seniai pripažinta kaip potencialus 275 000 žydinčių augalų aukštos specifikacijos rodiklis. Pokyčiai tarp apdulkintojų, tokių kaip kamanės, kolibriai, vanaginės kandys ir šikšnosparniai, dažnai sutampa su augalų rūšiavimo įvykiais.

Kiekviena iš šių apdulkintojų gildijų pritraukia skirtingas gėlių savybes, tokias kaip nektaro spalva, raštai, kvapas, forma ir atlygis, žinomas kaip apdulkinimo sindromas.

Iki šiol išsami genetinių bruožų, susijusių su apdulkinimo poslinkio specifikacijomis, genetika lieka neaiški, išskyrus keletą besivystančių modelių sistemų.

Naujo tyrimo metu mokslininkai nusprendė laboratorijoje sukurti apdulkintuvo jungiklį, kuris galėtų atspindėti naujos rūšies gamtoje kilmę.

Jie pasirinko genties rūšį Mimulus (beždžionių žiedų) skyrius Erythranthe kur kolibrių apdulkintų protėvių vanagų ​​kandžių apdulkinimo evoliucija nevyko.

Jie padarė genetinius pakeitimus dviem gėlių spalvos genams, kurie efektyviai sintetina naują Mimulus rūšys, kuriose yra mažesnis raudonojo pigmento antocianino ir geltonųjų karotinoidų pigmentų kiekis. Šie pokyčiai grindžiami stebėjimais gamtoje, kad dauguma kolibrių apdulkinamų žiedų yra raudoni ir nėra lengvai pastebimi vanaginių kandžių, kurių regos jautrumas raudonos šviesos spinduliu nėra ilgesnis. Priešingai, vanagų ​​apdulkintos gėlės yra baltos arba blyškios ir labai atspindinčios, pritaikytos aptikti suluošintiems ir naktiniams vanagams.

Mokslininkai išbandė keturių gautų spalvų fenotipų – raudonos, geltonos, rausvos ir baltos – patrauklumą naudodamiesi laboratorijoje išaugintais kilmės dokumentais, iš anksto neatskleidę gėlių.

Hawkmothai pirmenybę teikė stiprioms „išvestinėms“ ne raudonoms spalvoms – geltonai, rožinei ir baltai -, o ne prieš kolibrių pamėgtą protėvių raudoną spalvą, ir eksperimento laikotarpiu vis ilgiau ir ilgiau lankė šias šviesias gėles.

Tyrimas parodė, kad tik šie du paprasti genetiniai pokyčiai, kuriuos sukūrė mokslininkai, turėjo įtakos vanaginių kandžių apdulkintojų pirmenybei.

„Tikėjomės, kad vanaginės kandys pirmenybę teikia spalvoms, tačiau jų pageidavimai buvo nepaprastai stiprūs“, – sakė pirmasis autorius dr. Kelsey Byersas iš Johno Inneso centro sakė. Vašingtono universitetas (Sietle, WA, JAV), kur vyko šie tyrimai.

„Mūsų tyrimas rodo, kad žydinčių augalų apdulkinimo sindromo pokyčiai gali vykti palyginti nedaug, be to, tai rodo, kad naujos rūšies kilmei reikalingi tik keli paprasti genetiniai pokyčiai“, – pridūrė ji.

Charlesas Darwinas, susižavėjęs tuo, ką jis apibūdino kaip „siaubingą įvairių žydinčių augalų paslaptį“, numatė, kad Madagaskaro žvaigždžių orchidėja (Listrostachys sesquipedale) su baltu žiedu ir 35 cm nektaro pėdsakais, turi būti apdulkinamas (tada dar neatrastas) vanago kandis su 35 cm švytuokle. Būtent toks vanaginių kandžių apdulkintojas buvo atrastas praėjus dešimtmečiams po jo prognozės, o tai patvirtina jo hipotezę.

Šis tyrimas taip pat įkvepia perspektyvų požiūrį į augalų rūšių supratimą atliekant apdulkinimo poslinkį – prognozuoti ir eksperimentiškai išbandyti naudojant naujus laboratorijoje sujungtus požymių derinius. Tai skiriasi nuo klasikinio retrospektyvaus požiūrio, kai reikia palyginti susijusius augalus su skirtingais apdulkintojais dėl svarbių gėlių savybių skirtumų ir jų poveikio apdulkintojų pirmenybei.

„Mes parodėme, kad kritinius žingsnius link naujos, eksperimentiškai susintetintos vanaginių kandžių apdulkintų augalų rūšių atsiradimo galima numatyti remiantis pagrindinėmis žiniomis apie apdulkinimo sindromus ir genetiką“, – sakė dr. Byersas pasakė.

Iki šiol eksperimentai buvo atliekami tik laboratorijoje, naudojant laboratorijos išmokytus vabzdžius, ir viena iš galimų tyrimų krypčių yra hipotezės gamtoje patikrinimas su laukiniais vabzdžiais, siekiant nustatyti, ar išorinėje aplinkoje gali išlikti nauja rūšis.

Nuoroda: „Naujos sąveikos tarp Hawkmoth apdulkinimo racionalus projektavimas Mimulus Skyrius ErythrantheKelsey JRP Byers ir HD Bradshaw Jr., 2021 m. Kovo 29 d., Ekologijos ir evoliucijos ribos.
DOI: 10.3389 / fevo.2021.658710

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.