Nasiona roślin ewoluują, by upodobnić się odchodów antylopy, a oszukane żuki gnojowe odtaczają i zagrzebują nasiona

To jest jeden z bardzo niewielu przykładów, kiedy ziarna rośliny wyewoluowały, by oszukać zwierzęta, albo fizycznie, albo chemicznie.

Tutaj jest późniejszy artykuł (2016) z “South African Journal of Science” z pdf (kliknij na link pod zrzutem z ekranu):

Rośliną, która wyewoluowała tę mimikrę, jest Ceratocaryum argenteum, krzaczasta roślina, która jest endemiczna dla Prowincji Przylądkowej Afryki Południowej:  

W odróżnieniu od nasion innych roślin rodziny Restionaceae—które są normalnie dość płaskie z gładką, ciemną łupiną, jak również z elajosomami (mięsistymi kawałkami, które są jadalne dla mrówek; mrówki zanoszą nasiona do mrowisk, karmią swoje larwy elajosomami, a potem odrzucają resztę nasienia, w ten sposób je rozrzucając - C. argenteum ma “szorstką, gruzełkowatą i brązową łupinę”, która według świadectwa nosów autorów „ma ostry zapach, podobny do odchodów zwierząt roślinożernych”.

Poniżej: tak wyglądają nasiona C. argenteum  (a-c) w odróżnieniu od innych nasion na tym terenie (h-j). (g) pokazuje odchody antylopy (sasebi przylądkowego). Proszę zauważyć, że nasiona  są wielkości i kształtu odchodów antylopy sasebi i są okrągłe, by ułatwić toczenie. Żuki gnojowe toczą kulki odchodów do pobliskiego miejsca, zagrzebują je i składają jaja na odchodach, by jego larwy mogły na nich ucztować. Żukiem, którego zaobserwowano przy zagrzebywaniu nasion, był Epirinus flagellatus.

A producentem odchodów najczęściej występującym na tym terenie jest mała antylopa (80-100 cm): sasebi przylądkowy, Damaliscus pygargus pygargus. 

Autorzy postawili hipotezę, że rozmiar i zapach nasion C. argenteum ułatwia ich zagrzebywanie, a więc wyłożyli te nasiona ustawiając kilka kamer. Zaobserwowali cztery trawomyszki namibskie (Rhabdomys pumilio), które zjadały nasiona, ale ich nie zagrzebywały. W odróżnieniu od tego, z 195 nasion wyłożonych po deszczu (kiedy żuki gnojowe są aktywne) co najmniej 55 zostało zagrzebanych (używali fluorescencyjnych nici do znaczenia drogi nasion).  

W żadnym wypadku zagrzebane nasiona nie miały na sobie jaj żuka, a więc żuki najpierw dały się oszukać, a potem zrozumiały, że coś się nie zgadza – ale dopiero po odtoczeniu i zagrzebaniu nasienia.

Jak napisałem powyżej, przypominanie odchodów i nabieranie żuków, by zagrzebywały nasiona, jest dla rośliny dobrym sposobem na uwiecznienie swoich genów, bo są rozprzestrzeniane, chronione ziemią przed myszami i zagrzebane (posadzone). Ponadto, rośliny C. argenteum nie odradzają się po pożarze, a więc trwałość genów rośliny zależy od możliwości ucieczki przed ogniem – przez zagrzebywanie nasion w ziemi! Z wielu powodów więc dobór mógł faworyzować nasiona przypominające odchody, a ponieważ żuki wykrywają odchody po zapachu, trzeba również pachnieć jak odchody. Żuki gnojowe są po prostu frajerami, którzy wykonują mnóstwo pracy nic za to nie mając.

Autorzy wykonali także chromatografię i spektrometrię mas, żeby zmierzyć ilość lotnych związków chemicznych na nasionach i na odchodach i odkryli, że nasiona miały znacznie większą ilość lotnych związków chemicznych niż inne nasiona w okolicy, nawet kiedy były to stare nasiona i z poprawką wziętą na powierzchnię, i przypominały ilość lotnych związków w odchodach. Ponadto, lotne związki chemiczne w nasionach były identyczne ze związkami w odchodach antylop sasebi i eland, z „różnymi kwasami, benzenoidowymi związkami acetofenonu, fenolem, p-krezolem i 4-etylofenolem, jak również siarkowym związkiem metylosulfonylometanu”.

Tutaj jest wykres, który pokazuje podobieństwo lotnych związków nasion C. argenteum do lotnych związków odchodów; proszę zauważyć, że inne nasiona (zielone trójkąty) nie mają podobnego do odchodów profilu związków lotnych:

W drugim artykule autorzy opisują, że zaobserwowali innego żuka gnojowego, Scarabaeus spretus, który zagrzebywał nasiona, podlatując do stert wyłożonych nasion. (Jest jasne, że przyciąga głównie zapach, nie zaś wygląd i jeden S. spretus wleciał prosto do papierowej torby, w której były nasiona!) Ten gatunek przesuwał nasiona tylko o ćwierć metra, podczas gdy E. flagellatus potrafił przesunąć je o 2 metry poza stertę. (Jak widzicie, rozprzestrzenianie jest dość ograniczone!) Tutaj jest ilustracja pokazująca oba gatunki toczące nasiona i zagrzebujące je:

Ponadto, antylopa sasebi je inne rodzaje trawy niż eland (Taurotragus oryx), większy gatunek pokazany poniżej, a różne gatunki trawy mają różne poziomy azotu i izotopów węgla. Przez sprawdzenie stosunku izotopów u żuków (których młode jedzą odchody) i w samych odchodach antylop, autorzy stwierdzili, że ten stosunek u żuków gnojowych (zielone romby i fioletowe trójkąty) bardziej przypominają odchody elanda (jasnoniebieskie trójkąty) niż odchody sasebi (czerwone kółka), jak pokazuje wykres poniżej.

Wniosek: odchody używane przez oba gatunki żuków pochodzą raczej od elanda niż od sasebi. Ale, jak autorzy pokazali powyżej, lotne związki odchodów obu antylop są podobne i nadal przypominają lotne związki nasion.

Pozostaje zagadką, dlaczego rozmiary nasion C. argenteum są podobniejsze do odchodów antylopy sasebi niż odchody elanda. Elandy są dużo większe i ich odchody są większe – mniej więcej dwukrotnie. Ponieważ jednak żuki gnojaki potrafią tworzyć mniejsze kulki z dużych odchodów i ponieważ dla rośliny może być zbyt uciążliwe produkowanie dwukrotnie większych nasion, to może nie być problem.

Eland:

Mamy więc mimikrę, która oszukuje żuki, które odzyskują rozsądek dopiero po odtoczeniu i zagrzebaniu nasion. W tym wypadku żuki nie stosują się do dictum zespołu rockowego Who: „Nie dam się oszukać raz jeszcze”. Byłoby jednak ciekawe wykonanie laboratoryjnego eksperymentu z odchodami i nasionami, żeby ustalić, czy żuki z czasem uczą się unikania odtaczania i zagrzebywania tych mimetycznych nasion. To jest wiele wysiłku za nic, a żuk wie to, ponieważ nie składa jaj na nasionach.  

h/t: Jean

_____________

J. J. Midgley, J. D. M. White, S. D. Johnson and G. N. Bronner. 2015. Faecal mimicry by seeds ensures dispersal by dung beetles. Nature Plants 1, 15141, https://doi.org/10.1038/nplants.2015.141

Plant seeds evolve to mimic antelope droppings and duped dung beetles roll and bury the seeds

Why Evolution Is True, 3 grudnia 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska