Sześć lat temu
Anke Steppuhn zauważyła, że
psianka słodkogórz zaatakowana przez ślimaki i owady w szklarniach zaczyna krwawić. Z ran na jej częściowo zjedzonych liściach wydostają się małe kropelki. Równocześnie Steppuhn i jej koledzy widzieli, że dzikie rośliny często pokryte są mrówkami.
Od tego czasu zespół Steppuhn z Wolnego Uniwersytetu w Berlinie wraz ze studentem Tobiasem Lortzingiem odkryła, że
te krople są rodzajem słodkiego nektaru, który zaatakowana psianka używa do przywołania mrówek. W zamian za słodki posiłek mrówki atakują szkodniki, które niszczą roślinę. To odkrycie dostarcza ważnych wskazówek o ewolucji bliskiego partnerstwa między mrówkami a roślinami.
Na przykład drzewa akacji są mistrzami w werbowaniu mrówek-ochroniarzy. Te owady chronią drzewo przed roślinożernymi, a także przycinają inwazyjne pnącza. W zamian drzewo zaopatruje je w schronienie w postaci nabrzmiałych kolców, miejsca szybkiej konsumpcji przegryzek, które wyglądają jak pomarańczowe jagody i napój w formie nektaru. Ten ostatni pochodzi z małych, zielonych grudek o nazwie nektaria pozakwiatowe, z których popijają mrówki.
Około cztery tysiące gatunków roślin ma nektaria pozakwiatowe o bardzo różnych kształtach. Niektóre są w oczywisty sposób strukturami, jak te w akacji. Inne mogą być szparkami lub wgłębieniami. Niezależnie jednak od kształtu korzyści, jakie dają, są bezcenne. Nie tylko nagradzają mrówki, ale je koncentrują.
“Mrówki często okazują się kapryśnie nieskutecznymi obrońcami roślin – mówi Elizabeth Pringle z Max Planck Institute for Chemical Ecology. – Łażą tam i z powrotem, szczypiąc na chybił trafił wszystko, co przypadkiem stanie im na drodze, co daje mnóstwo czasu stworzeniom o twardych egzoszkieletach i skrzydłach, jak dorosła pchełka ziemna, na ucieczkę i radosne wylądowanie gdzie indziej, by żerować. Skup jednak wiele mrówek wokół źródła cukru, a wkrótce nic miękkiego i powolnego się nie uchowa. To jest wartość nektariów pozakwiatowych”.
Wyciekające krople psianki słogdkogórza mają niemal wszystkie cechy nektariów pozakwiatowych. Jest to oczywiście słodki płyn. Lortzing pokazał jednak, że nie jest to tylko płyn, który biernie wycieka z uszkodzonego liścia. Kiedy naciął liść psianki czystym skalpelem, nie pokazały się krople nektaru. Pokazały się jednak, kiedy Lortzing najpierw pokrył skalpel kwasem jasmonowym – hormonem, jaki uwalniają rośliny przy ataku owadów.
Pokazał także, że nektar różni się składem chemicznym od rzeczywistego soku rośliny – pełen jest słodkiej sacharozy i pozbawiony niemal wszystkiego innego. Najwyraźniej, jest aktywnie produkowany i wydzielany przez roślinę..
Dlaczego?
Próbując dowiedzieć się, zespół dodawał krople albo sacharozy, albo wody do dzikich, nieuszkodzonych psianek. Po miesiącu zobaczyli, że potraktowane sacharozą rośliny miały więcej mrówczych patroli i o połowę mniej uszkodzeń liści. Ku ich zaskoczeniu wyglądało na to, że mrówki chroniły psianki nawet przeciwko ślimakom. To była nowość. Wiadomo było, że mrówki bronią roślin przed owadami i ssakami, ale nigdy przedtem nie broniły przed ślimakami.
Bardziej dziwacznie, wyglądało na to, że mrówki nie atakują dorosłych pchełek ziemnych – największych wrogów psianki. Wyglądały na marnych obrońców, aż zespół Steppuhn zdał sobie sprawę z tego, że mrówki skupiały się nie na dorosłych pchełkach ziemnych, ale na ich larwach. Larwy wykluwają się z jajeczek złożonych w ziemi, wspinają się po pędach psianki i wkręcają w łodygę.
Mrówki chwytały larwy i zanosiły je do mrowisk, a potem już ich nigdy nie widziano. Mrówki mogły ignorować dorosłe osobniki, ale powstrzymywały kolejne pokolenie przed czynieniem jeszcze większych szkód.
Tak więc, krople nektaru produkowane aktywnie, odróżniające się składem chemicznym i skuteczne w przywoływaniu strzegących mrówek są bardzo podobne do nektariów pozakwiatowych innych roślin. Jedyną różnicą jest to, że nie są związane z żadną konkretną strukturą – nie ma żadnej widocznej grudki lub szczeliny. Są to „najbardziej prymitywne nektaria pozakwiatowe, jakie odkryto jak dotąd i pokazują jak niewiele potrzeba, by stworzyć funkcjonujące nektarium pozakwiatowe” – mówi Martin Heil z CINESTAV w Meksyku.
Chociaż takie struktury są powszechne w całym świecie roślinnym, każda grupa z posiadającymi nektaria gatunkami ma także członków bez nektariów. “To znaczy, że nektaria pozakwiatowe pojawiają się i znikają szybko – w kategoriach ewolucyjnych” – mówi Heil. A odkrycie Steppuhn „pomaga nam zrozumieć, dlaczego i jak te nektaria mogą wyewoluować z nikąd”.
Być może, początkowo mrówki przychodzą do płynów, które biernie wyciekają z ran. Stopniowo rośliny ewoluują, by werbować mrówki bardziej skutecznie przez kontrolowanie wycieku i ulepszanie pojawiającego się płynu, jak to zrobiła psianka. Z czasem rozwijają wyspecjalizowane struktury.
Nektaria są jednak tak często tracone w rodzinach roślin, że muszą narzucać jakieś koszty, mówi Pringle. Potrzeba wiele początkowych inwestycji, by zbudować struktury i utrzymywać je nieustannie wypełnione nektarem. W odróżnieniu od tego krople psianki pokazują, że roślina może wezwać mrówki bardziej ad hoc i z mniejszym wysiłkiem.
To, czy roślina decyduje się na tę tańszą opcję, czy też zmierza do pełnych nektariów, zależy prawdopodobnie od tego, jak bardzo grożą jej zjadacze roślin, jak skuteczne są mrówki i jak wiele energii potrzeba, by je wezwać i nagrodzić. Nic w naturze nie przychodzi za darmo, a ewolucja jest ostatecznym księgowym kosztów i korzyści.
This Plant Bleeds Sweet Nectar To Recruit Ant Bodyguards
Not Exactly Rocket Science, 25 kwietnia 2016
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
