Intensywne zbieranie leczniczej rośliny przez ludzi prowadzi do ewolucji nowych kolorów liści i kwiatów

W mimikrze Wawiłowa dobór działa na chwasty, które rosną wśród roślin uprawnych, by przedostawały się do następnego pokolenia danej rośliny uprawnej. Farmerzy mają mechaniczne sposoby sortowania i odrzucania nasion chwastów podczas zbiorów, a to narzuca na chwasty dobór, by produkowały ziarna tych samych rozmiarów i kształtów jak roślina uprawna; te zmutowane ziarna chwastów trafiają na pola w kolejnym roku.  

Eleganckim i słynnym przykładem jest, jak wyka (Vicia sativa), chwast, wyewoluowała na obszarach uprawnych tak, że jej nasiona ściśle przypominają nasiona soczewicy jadalnej (Lens culinaris), rośliny uprawnej, wśród której ten chwast rośnie. Ponieważ nasiona soczewicy, czyli to, co jest jadane, są smaczne, ale nasiona wyki są gorzkie, farmerzy używali mechanicznego i wizualnego sortowania, by wyrzucić nasiona dzikiej wyki. Z czasem nasiona wyki przeszły coś, co nazywa się “nienaturalnym doborem” (dla mimikry Wawiłowa) i mają tę samą wielkość, kolor i kształt (spłaszczony), jak nasiona soczewicy. Tutaj jest ilustracja, która pokazuje uprawianą soczewicę (A) wraz z nasionami dzikiej wyki, która rośnie samotnie (B) oraz nasionami tej samej wyki, która rośnie na polu soczewicy. Spójrzcie na tę wielką zmianę ewolucyjną ziaren wyki!:  

Dzisiaj mamy inny przykład roślin naśladujących inne rzeczy – w tym wypadku środowisko – by ukryć się przed zbieraczami. Fritillaria delavay – szachownica – jest górską rośliną azjatycką, która rośnie z cebulek, żyjąc przez około pięć lat. Cebulki, szczególnie małe, są bardzo wysoko cenione w chińskiej medycynie, szczególnie do prób leczenia gruźlicy i kosztują niemal 500 dolarów za kilogram (Ponieważ są małe, potrzeba około 3,5 tysiąca cebulek, żeby dojść do kilograma.) Zbieracze szukają jaskrawo zielonych liści i kwiatów rośliny, które widać wyraźnie na skalistym gruncie.

Ponieważ zbieranie jest intensywne, możecie zgadnąć, jak roślina wyewoluowała. Tę ewolucję dokumentuje teraz nowy artykuł w “Current Biology” (kliknij na link pod zrzutem z ekranu lub zobacz pdf tutaj). Jeśli chcesz dziennikarskiego streszczenia, jedno jest w „Times” i drugie w „Guardianie”.

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)31655-9

W skrócie: roślina przeszła ewolucję zarówno koloru liści, jak kwiatów, by uczynić ją mniej widoczną, a więc trudniejszą do znalezienia i zebrania (zbiory, ponieważ zabiera się cebulki, zabijają roślinę). Rośliny mają większą szansę na rozmnożenie się, jeśli ich nie widać i na terenach, na których są zbierane, rośliny z mutacją, która powoduje, że są mniej widoczne na tle podłoża, są tymi, które przeżywają i rozmnażają się. Roślinożerne zwierzęta nie biorą udziału w tym, bo nie zaobserwowano, by jakiekolwiek zwierzę jadło te rośliny – są pełne alkaloidów i toksyczne.  

Tutaj są zdjęcia F. dlavayi na terenach, na których nie są zbierane (po lewej) i na terenach intensywnego zbierania (po prawej). Można bez trudu zgadnąć, która jest która. Proszę zauważyć różnicę koloru tak liści, jak kwiatów. Zielony kolor może wyewoluować w czerwonawy, brązowawy lub szarawy, zależnie od koloru podłoża.

Autorzy tej pracy zebrali rośliny z ośmiu populacji w południowowschodnich Chinach i znaleźli znaczne rozejście się kolorów między populacjami. Przy pomocy specjalnego “modelu wizualnego” mierzyli barwy i luminescencję widzianą przez ludzi. Tutaj jest wykres różnic między ośmioma populacjami (każda kropka ma kolor pokrewny kolorowi rośliny, a każdy kolor reprezentuje jedną populację):  

Czy rośliny są zakamuflowane w miejscach, gdzie rosną, i czy stopień ich zakamuflowania koreluje się z tym, jak intensywnie są zbierane? Autorzy mierzyli poziom zakamuflowania rośliny przez porównywanie barwy liści i kwiatu do koloru tła z ziemi lub skały (mierzyli to także przy pomocy algorytmu ludzkiego wzroku). Intensywność zbierania oceniali przez pytanie miejscowej ludności szacowaniu intensywności = [liczba zebranych cebulek]/[stosunkowa obfitość roślin w okolicy]. Im wyższy ułamek, tym intensywniejsze zbieranie (tj. odsetek populacji zabierany przez zbieraczy). 

Jak widać na poniższym wykresie, im wyższy poziom zbieractwa w populacji (pozycja na prawo) tym lepsza mimikra (niższe wartości na osi Y). Ten związek jest wysoce istotny statystycznie (p < 0.001). Wyraźnie,  hipoteza, że kolor wyewoluował w reakcji na zbieractwo ludzkie, jest poparta.

Na koniec autorzy spojrzeli na dodatkowy związek: między trudnością wykopania cebulki (niektóre ukryte są pod stertami ziemi i kamieni), a stopniem zakamuflowania populacji. Znaleźli ten związek i pokazany jest poniżej. Hipoteza brzmiała, że im łatwiej jest wykopać cebulkę, tym bardziej będzie zakamuflowana populacja, bowiem łatwiejsze kopanie powoduje intensywniejsze zbiory, a więc silniejszy “nienaturalny dobór”. Związek pokazany poniżej potwierdza tę hipotezę, chociaż zostawili jedną populację, gdzie zbiory były łatwe, ale roślina jest zielona – niemniej ta populacja nie jest intensywnie zbierana. (Brzmi to, jak odrzucanie danych post factum, ale może być w porządku.)

Czy każda kropka jest statystycznie niezależna od innych, co wydaje się być założeniem, kiedy dokonuje się  nieparametrycznych korelacji, jest wątpliwe, ponieważ rośliny na danym terenie są ze sobą spokrewnione i nie jest tak, że każda roślina wyewoluowała swoją barwę niezależnie – populacja jako całość wyewoluowała swój kolor jako pulę genetyczną.

Pomijając ten możliwy punkt sporny, autorzy wykonali eksperyment komputerowy, pokazując slajdy z roślinami w różnym stopniu odpowiadającymi swojemu podłożu. Jak oczekiwali, stwierdzili, że ludziom miejscowym zabierało więcej czasu odkrycie roślin, które były dopasowane do tła, co potwierdziło, że szansa rośliny na uniknięcie „drapieżnictwa” jest wyższa przy lepszym kamuflażu.

Nie pokazano w tej pracy żadnej nowej zasady, ale rezultaty i tak są fascynujące i pokazują mieszankę sztucznego i naturalnego doboru, który nazywa się “nienaturalnym doborem”. To jest, kolor nie jest umyślnym produktem hodowcy, jak groteskowo długie ciała i krótkie nóżki jamników, ale jest nieumyślnym rezultatem „sztucznego” doboru. (Nie jestem nawet pewien, że powinienem nazywać to sztucznym doborem, bo ludzie są częścią natury i zbierają coś, czego potrzebują,) i, podobnie jak przy doborze naturalnym, wszystko, czego ten proces wymaga, to zróżnicowanej reprodukcji osobników o różnych genetycznych odmianach.

Jeśli chcecie poczytać więcej o “nienaturalnym doborze” i jak wpływa to na wiele gatunków, kliknijcie na link pod zrzutem z ekranu poniżej.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK219730/

h/t: Ben, Matthew, Florian

_________________

Niu, Y., M. Stevens, and H. Sun. 2020. Commercial Harvesting Has Driven the Evolution of Camouflage in an Alpine Plant. Current Biology. Online. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.10.078

Heavy human harvesting of a valuable medicinal plant leads to evolution of new leaf and flower colors

WhyEvolution Is True, 22 listopada 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska