Fantastyczna mimikra tropikalnego pnącza

Poniżej jest zrzut z ekranu ilustracji 1 z artykułu, pokazujący liście pnącza (strzałki) obok rośliny, po której się pnie. Dodałem podpis dla tych, którzy poważnie interesują się botaniką. Proszę zauważyć jak bardzo liście pnącza przypominają liście drzewa. Plastyczność dotyczy zmian w kształcie, rozmiarze i kolorze.

Inną zdumiewającą rzeczą jest, że pnącze nie musi dotykać lub wspinać się po drzewie, którego liście naśladuje; wystarczy, jeśli jest blisko niego. Znaczy to, że pnącze musi w jakiś sposób wyczuwać, jakie drzewo jest w pobliżu. Wyklucza to wyjaśnienie mimikry przez kontakt fizyczny. Ale więcej o tym poniżej.

Natychmiast nasuwają się dwa pytanie:

1. Jaką korzyść odnosi pnącze ze zdolności modyfikowania swoich liści, by odpowiadały liściom drzewa gospodarza? Pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, jest ochrona przed jedzącymi liście owadami. Mogło to zdarzyć się na jeden z dwóch sposobów, chociaż autorzy nie wspominają tych alternatyw.

Pierwsza korzyść pojawia się w sytuacji, w której liście gospodarza są w jakiś sposób trujące dla roślinożerców, którzy uczą się ich unikać. W takim wypadku będzie to mimikra batesowska ze strony naśladującego pnącza, który wykorzystuje wyuczoną reakcję unikania danej rośliny przez roślinożerców. (Roślinożerca może używać wskazówek wizualnych, na co wskazuje wizualne podobieństwo liści w tym wypadku, jak również innych wskazówek zapachowych lub innych chemicznych, których tutaj nie badano. Czy jest możliwe, że pnącze wykazuje również „mimikrę chemiczną”?)

Drugą hipotezą jest po prostu, że przez zmieszanie liści z jadalnymi liśćmi drzewa, które są podobne, ryzyko zjedzenia przez roślinożercę maleje: jest bardziej prawdopodobne, że roślinożerca zacznie od liczniejszych liści drzewa, a więc pnącze jest chronione przez swoją mniejszą liczebność.

Jak powiedziałem, autorzy nie rozróżniają między tymi hipotezami, ale wykonali wstępne eksperymenty, żeby pokazać, że mimikra istotnie wydaje się dawać pewną ochronę przed roślinożernymi. Zrobili to przez sprawdzenie, jak często liście pnącza były zjadane, jeśli znajdowało się na drzewie, którego liście naśladowało w porównaniu do pnącza, które albo leżało na nagiej ziemi, albo było owinięte wokół bezlistnego drzewa. Stopień konsumpcji pnącza owiniętego wokół drzewa z liśćmi był podobny do konsumpcji liści samego drzewa. Natomiast stopień konsumpcji pnącza na ziemi lub na nagim drzewie był znacząco wyższy.

Nie pokazuje to, że sama mimikra daje ochronę – a jedynie, że bycie na liściastym drzewie daje ochronę. Autorzy muszą dopiero pokazać, że upodobnienie liści do liści danego drzewa daje większa ochronę niż kiedy liście pnącza różnią się od liści drzewa. Sądzę, że można to zrobić dość łatwo przez badanie przeszczepów.

2. Skąd do diabła pnącze wie, jak hodować liście, by były podobne do pobliskiego drzewa? To jest naprawdę fantastyczne, bo każde pnącze najwyraźniej “wie”, jak zmienić się na co najmniej 8 możliwych kształtów liści; to jest, pnącze posiada informację genetyczną do wyczucia morfologii najbliższego drzewa, a także informację genetyczną do przekształcenia swoich liści w dany kształt. Scenariusz ewolucyjny pokazujący, jak mogło się to zdarzyć, przyprawia o zawrót głowy, bo dotyczy wskazówek i przełączników między co najmniej ośmioma różnymi morfologiami. A podstawa mechanistyczna nie jest znana. Jak pnącza wyczuwają, jakie drzewo jest w pobliżu?

Autorzy przedstawiają dwie hipotezy, jedna znacznie lepsza niż druga.

a. Pnącze wyczuwa lotne składniki wydzielane przez drzewo, których używa jako sygnałów do zmiany kształtu liści. Istnieje taka możliwość, ponieważ  wiemy, że niektóre rośliny wydzielają takie lotne składniki i są one używane do odstraszania roślinożerców lub wpływania na pobliskie rośliny tego samego gatunku.  

b. Druga hipoteza jest dużo bardziej spekulatywna (i moim zdaniem, mało prawdopodobna). Oto ona słowami autorów:

“Alternatywna hipoteza, ale może mniej przekonująca, brałaby pod uwagę horyzontalny transfer genów między roślinami, zjawisko, o którym dochodzi coraz więcej informacji. Te wypadki obejmują zarówno pojedyncze, jak i wielokrotne wydarzenia transferowe w gatunku, które mogą odbywać się za pośrednictwem wektora lub wynikać z pasożytnictwa rośliny na roślinie, albo naturalnych zaszczepień. Plastyczność mimikry liści w B. trifoliolata mogła obejmować horyzontalny transfer genów na ekologiczną skalę czasową i pośredniczyć mogły unoszące się w powietrzu mikroorganizmy. To ostatnie przypuszczenie opiera się na fakcie, że zaobserwowano mimikrę w odniesieniu do listowia, do którego pnącze ma najbliżej, niezależnie od tego, czy listowie należy do drzewa gospodarza, po którym pnie się pnącze. Dalsze badania nad mimikrą liści B. trifoliolata mogą doprowadzić do identyfikacji składników lotnych drzewa gospodarza lub transferu genowego za pośrednictwem wektora, który powoduje zróżnicowaną ekspresję genów w jednej pnącej się roślinie”.

Sądzę, że jest to znacznie mniej prawdopodobne, bo uważam za nieprzekonujące, by geny przeniesione przez jakiś rodzaj mikroorganizmu-wektora były tymi genami, które wpływają na kształt liścia i wstawiłyby się we właściwe miejsce w genomie pnączy, i ulegały właściwej ekspresji. Na miejscu badaczy skoncentrowałbym się na pierwszej hipotezie.

Najwyraźniej jest tu jeszcze wiele pracy do wykonania. Ale to jest naprawdę fantastyczne. Kto by przypuszczał, że pnącze może działać jak kameleon i być zdolne do zmiany kształtu swoich liści, by dopasować się do otoczenia, pasować do co najmniej ośmiu różnych modeli gospodarza i pasować do więcej niż jednego gospodarza na pojedynczym pnączu? Takie właśnie odkrycia spowodowały powstanie porzekadła: “Ewolucja jest mądrzejsza od ciebie”.

___________

Gianoli, E. and F. Carrasco-Urra. 2014. Leaf mimicry in a climbing plant protects against herbivory. Current Biology, in press. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.03.010

http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2014/04/26/fantastic-and-plastic-mimicry-in-a-tropical-vine/

Why Evolution Is True, 26 kwietnia 2014

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska