Два вида красных мимулюсов (известных как «обезьяньи цветы»), которые обычно опыляются колибри (Mimulus cardinalis и Mimulus verbenaceus), на границах своих ареалов встречаются в необычной желтой форме.

Исследователи заметили, что пчелы чаще посещают эти редкие желтые цветы, но было неясно, какие именно признаки — запах, форма или что-то еще — их привлекают.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Спустя десятилетия команда доктора Келси Байерс из John Innes Centre вернулась к этому вопросу, используя современные геномные и биохимические методы. Они хотели выяснить, как именно изменилась окраска и как другие признаки — аромат, форма цветка — могли повлиять на переход от опыления колибри к шмелям.

Результаты дают интересное представление о том, как работает эволюция в природе, и, возможно, помогут создать более урожайные культуры с лучшим опылением.

Эксперименты показали, что шмели действительно предпочитают желтые цветы красным и посещают их в два раза чаще. Также выяснилось, что желтые формы выделяют больше запаха — это может быть адаптацией к пчелам, которые ориентируются на аромат, в отличие от колибри.

Но вот что любопытно: форма цветков оказалась неудобной для шмелей. Они повреждали лепестки, пытаясь добраться до нектара, и плохо контактировали с тычинками, что мешало эффективному переносу пыльцы.

Похоже, эти желтые цветы — ранний этап эволюционного перехода от опыления птицами к опылению пчелами. Исследование также показывает, в каком порядке могут меняться признаки: сначала крупные мутации (цвет), затем более мелкие (запах, форма).

Важный вопрос — развились ли желтые формы у Mimulus cardinalis и Mimulus verbenaceus независимо или благодаря одинаковым генетическим изменениям. Оказалось, и то, и другое.

Некоторые изменения были сходными: в обоих видах желтый цвет возник из-за увеличения выработки каротиноидов (красно-оранжево-желтых пигментов) через одни и те же гены.

Но другие признаки — например, регуляторы красного пигмента и ароматические соединения — появились разными путями.

Хотя эти виды близкородственные, они пришли к одному результату разными способами, — говорит доктор Байерс.

Мы выяснили, как изменения цветов влияют на опылителей, и какие генетические механизмы за этим стоят.

Теперь команда планирует проверить, как работают обнаруженные гены, и изучить еще одну желтую популяцию Mimulus cardinalis, чтобы понять, повторился ли тот же эволюционный путь.

Взаимодействие растений и опылителей — основа биоразнообразия, от которого зависят и природные экосистемы, и урожайность многих культур.

Понимая, как признаки развиваются в природе, мы лучше понимаем биоразнообразие, — добавляет Байерс.

А зная генетику этих признаков, мы сможем улучшать опыление и повышать урожайность.

Хотя исследование проливает свет на эволюцию опыления, оно оставляет открытым вопрос: почему шмели продолжают посещать цветы, которые им явно неудобны? Возможно, цвет или запах перевешивают неудобство, но точных данных пока нет.

Ключевые преимущества:

• Понимание эволюции — мы видим, как маленькие изменения ведут к большим сдвигам в экосистемах.
• Сельское хозяйство — зная, как привлекать опылителей, можно повысить урожайность культур.
• Генетика адаптации — исследование показывает, как одни и те же признаки могут возникать разными путями, что важно для селекции.

Ранее ученые сообщили, что исчезновение шмелей может привести к гибели экосистемы.