Эндрю Лесли, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии, и его соавторы изучили более 460 видов хвойных, чтобы упорядочить и проследить эволюцию трех признаков, обеспечивающих древнюю функцию опыления. Многие виды сосны и ели все еще обладают этими характеристиками: пыльцевые зерна, которые обладают плавучестью из-за структур, называемых сачками (пузырьки, заполненные воздухом), семяпочки, обращенные вниз, и своевременное выделение капли жидкости.
Несколько дней в году эти деревья выбрасывают пыльцу на ветер. Пыльца, которая попадает на конус под яйцеклеткой, поглощается каплей и, поскольку они обладают плавучестью, всплывает в яйцеклетку.
Этот процесс имеет преимущества отфильтровывания неблизующихся частиц и направления концентрации пыльцевого мешка к хорошо защищенной в противном случае семяпочке.
«Люди думали, что эти черты взаимосвязаны, — сказал Лесли, первый автор статьи в журнале Evolution. "Мы сделали это в контексте эволюции."
Рыхлый и хрупкий союз
Они обнаружили, что, хотя этот механизм, по-видимому, хорошо служил широкому миру хвойных деревьев в течение сотен миллионов лет, он постепенно исчезает. Эти черты не так сильно связаны в процессе развития, как, скажем, кости, мышцы и соединительная ткань, казалось бы, находятся в руке человека.
Вместо этого у хвойных деревьев связь между этими признаками опыления почти полностью основана на их общей функции, а не на какой-то взаимосвязанной физиологии.
Со временем рыхлая федерация стала распадаться у многих видов. Потеря какого-либо одного признака достаточно, чтобы сломать механизм, и по разным причинам, которые остаются неизвестными, некоторые ветви хвойных деревьев потеряли плавучую мешковидную пыльцу, другие выпали капельку, а некоторые переориентировали свои семяпочки.
Исследования показывают, что в процессе эволюции давление отбора или чистая случайность могут нарушить функциональную взаимосвязь между такими слабо связанными чертами, как та, которую изучал Лесли, даже если эта взаимосвязь работает хорошо.
Фактически, как показал анализ Лесли, как только этот механизм опыления у вида был утерян, он никогда не вернулся.
Вместо этого, однако, эволюционные записи предполагают, что, когда механизм сломался для хвойных пород, они стали «свободными», чтобы использовать эти черты для других целей или развивать совершенно новые, явление, которое Лесли называет «застоем и высвобождением»."
«В некотором смысле, возможно, эти черты, объединенные подобным образом, могут фактически позволить им время от времени находить лучшие решения», — сказал Лесли.
Многие виды теперь обладают некоторыми, но не всеми тремя признаками. По словам Лесли, можжевельники, например, по-прежнему выделяют жидкие капли, чтобы улавливать пыльцу с ветра, но у них больше нет всплывающей мешковидной пыльцы, и хотя у многих семяпочки обращены вниз, у некоторых нет.
Между тем, болиголовы, похоже, полностью переместились, развивая пыльцу, которая может приземлиться в любом месте на конусе и вырастить трубочки, чтобы добраться до семяпочки.
Лесли выразил надежду, что исследование привлечет внимание к механизму опыления путем флотации как к интересному тематическому исследованию эволюции растений.
«Что интересно в этой системе, так это то, что это долгосрочная функциональная интеграция, которая, кажется, действовала в течение сотен миллионов лет, но эта система действительно хорошо показывает, что происходит, когда эти функциональные взаимодействия нарушаются», — сказал Лесли. "И тогда черты характера уйдут в собственном направлении."
