Эволюция растений ускоряется благодаря насекомым

Если из экосистемы убрать насекомых-вредителей, то растениям хватит всего нескольких лет, чтобы освоить новые экологические условия и пойти по иному эволюционному пути.

Растения и насекомые так тесно связаны друг с другом, что первым хватает всего нескольких поколений, чтобы ответить на изменения, произошедшие среди вторых. Если из экосистемы исчезает вредитель, то уже через 3–4 года растения начинают вести себя иначе: у них подавляются защитные механизмы, и они тратят больше сил на конкуренцию с другими видами.

Исследователи из Корнеллского университета (США), Университета Торонто (Канада) и Университета Турку (Финляндия) в течение пяти лет следили за несколькими участками, на которых росла энотера. Все растения принадлежали к 18 генным «кланам», то есть особи одного клана обладали одинаковым набором генов. Росли они, естественно, не в одиночку; кроме того, на половине участков жили ещё три вредителя, которые питались плодами и семенами энотеры. Другую половину еженедельно обрабатывали инсектицидами. Так исследователи хотели выяснить, проявятся ли у энотеры какие-то изменения, которые будут зависеть только от экологической обстановки, а не от перетасовки генов при перекрёстном опылении.

В результате, как пишут исследователи в журнале Science, почти на всех участках, где вредители систематично истреблялись, энотеры уступили место одуванчикам. Одуванчики тоже почувствовали свободу от насекомых, и в итоге энотеры оказались в прямом смысле в тени: одуванчики лишали их солнечного света, необходимого для появления семян. Лишь один из генетических вариантов энотеры смог противостоять натиску одуванчиков.

Но более интересными были изменения, вызванные не конкуренцией с одуванчиками, а исчезновением вредителей. К пятому году учёные отметили сильное ослабление защитных систем энотеры: растения перестали выделять химические вещества, обороняющие их от вредителей. Кроме того, без вредителей энотера начинала раньше цвести. Это было связано с тем, что в присутствии насекомых растениям надо выбрать такое время для плодоношения, чтобы не попасть на стадию личинок, которые как раз плодами и питаются. Без насекомых энотера получила возможность формировать плоды раньше. Наконец, без вредителей растения смогли ответить на конкуренцию со стороны другого вида: равновесие среди энотер стало смещаться в пользу более крупных особей, которым одуванчики были не страшны.

Все эти изменения очевидны, однако, как подчёркивают авторы работы, никто не ожидал, что они проявятся так быстро. Можно сказать, что в данном случае эволюционно значимый срок оказался ничтожно малым — всего несколько лет и несколько поколений. Разумеется, далеко не всегда эволюции требуется так мало времени, и тут мы скорее имеем дело с исключением: отношения растений и насекомых так тесно переплетены, что изменения, постигающие одних, почти сразу сказываются на эволюционно-экологической ситуации у других.

компьюлента