幕後文章是與國家科學基金會合作提供給生活方面的。
協同進化 - 兩種或多種物種相互適應 - 塑造了許多自然世界，並產生一些最引人注目的生物學現象，從獵豹和瞪羚的特殊速度到艾滋病毒和豬流感病毒的毒力。
植物與昆蟲之間的相互作用是另一個主要例子。這些範圍從兩種物種受益的授粉關係到殺死整個森林的昆蟲暴發。植物和昆蟲也是驚人的多樣化，有300,000多種描述的昆蟲和至少200,000種開花植物。從查爾斯·達爾文（Charles Darwin）開始的許多科學家都建議協同進化可能負責這兩組生物的巨大多樣性。但是，為什麼相互適應會導致物種多樣性。新的研究正在闡明這個百年曆史的問題。
“最令人反感的樹”
約書亞樹可能是世界上最奇怪的植物。龍舌蘭的親戚，它們看起來像類固醇上的蘆薈，短而短的葉子和長長的脊柱枝形成了扭曲的燭台。
他們奇怪的外觀激發了看到他們的任何人的想像力。美國早期的探險家約翰·C·弗里蒙特（John C. Fremont）將其描述為“蔬菜王國中最令人反感的樹”。摩門教徒的定居者在他們的輪廓上看到了先知約書亞的人物。約書亞樹國家公園（Joshua Tree National Park）的最新遊客稱約書亞樹（Joshua Tree）為“蘇斯（Seuss Tree）博士”。
“最顯著的受精系統”
關於約書亞樹的最奇怪的事情可能是它們被授粉的方式。這些沙漠植物沒有產生花蜜。因此，為了複製約書亞樹，依靠小而不起的灰色飛蛾。飛蛾有觸手狀的附屬物，它們是從下巴中長出的，它們用來從約書亞樹花中收集花粉。飛蛾然後從花到花，故意將花粉散佈到每朵花的雌性部分。
為什麼一個簡單的飛蛾會遇到這麼多麻煩來幫助樹？答案是，飛蛾需要約書亞樹來繁殖。在她授粉每朵花之前，蛾將雞蛋放在約書亞樹的未成熟種子上，用薄薄的刀片樣器官切入花，稱為“卵皮劑”。她的雞蛋最終將孵化成毛毛蟲，這些毛毛蟲會吃掉一些種子，然後爬到地面形成繭。因此，要使她的嬰兒吃飯，飛蛾需要確保將有約書亞樹的種子，為了要有種子，飛蛾必須授粉花朵。
不用說，約書亞樹及其傳粉媒介之間的關係令人著迷。實際上，查爾斯·達爾文（Charles Darwin）認為這是“有史以來最傑出的受精系統”。
在沙漠中七年
在2003年，我們認為對約書亞樹木及其授粉的了解的大部分發生了變化。那一年，愛達荷大學的生物學家奧爾·佩爾米爾（Olle Pellmyr）發現，約書亞樹實際上被兩種相似但具有遺傳學的蛾子授粉。
奧爾（Olle），他的研究生，我和我在莫哈韋沙漠（Mojave Desert）的最後七個彈簧都在試圖了解這種差異如何影響約書亞樹及其傳粉媒介之間的關係。結果表明，植物和昆蟲之間的共同進化確實可能是兩組都如此多樣化的原因。
我們做出的第一個發現之一是，這兩個蛾物種出現在沙漠的不同地區。在加利福尼亞和內華達州中部，這兩個物種中的略大較大。第二個較小的物種分佈在內華達州南部和亞利桑那州。
其次，似乎每種飛蛾物種授粉的樹木並不完全相同。當我們看著不同樹木的花朵時，我們發現保護未成熟種子的覆蓋物在被較大的飛蛾授粉的植物上要厚得多。
最後，我們注意到這兩個蛾類的“產卵劑”（它們用來將雞蛋放在種子上的器官）與種子周圍壁的厚度相匹配。每個飛蛾都有一個卵子劑，它是到達它授粉的花種子的正確長度，幾乎好像是彼此製作的飛蛾和樹。
“這種生活的看法”
這些發現的含義是誘人的。首先，約書亞樹花和飛蛾的產卵劑之間的匹配表明，共同進化可能塑造了植物與傳粉媒介之間的關係。其次，由於植物完全取決於繁殖的飛蛾，因此花的差異可能導致約書亞樹分為兩種不同的物種。
這可能會為物種之間的相互作用如何產生植物和昆蟲的多樣性提供解釋。我正在努力通過測量作用在飛蛾和樹木上的自然選擇來進一步檢驗該假設。
儘管這兩個蛾物種主要出現在沙漠的不同地區，但它們並排生活在內華達州的一小片沙漠中。在那個地點，兩個飛蛾都拜訪了兩種花類型的樹木，但是當飛蛾在通常由其他物種授粉的樹上產卵時，它們會產生較少的毛毛蟲。也就是說，在“錯誤”樹上產卵的飛蛾的健身較低。
我目前正在進行實驗，以解決發生這種情況的原因，以及在被錯誤物種授粉時，樹木是否還要支付費用。
這項研究中最令人興奮的部分是一種前景，即單一的自然過程（自然選擇）既產生了植物和昆蟲的壯觀多樣性，又產生了昆蟲與它們授粉的花朵之間的顯著擬合。
- 視頻：飛機飛蛾
- 花的發展以適合鳥類和蝙蝠
- 圖片庫：後院錯誤
編者註： 這項研究得到了國家科學基金會的支持（NSF），聯邦機構負責在科學和工程領域的所有領域資助基礎研究和教育。本材料中表達的任何觀點，發現和結論或建議都是作者的意見，不一定反映了國家科學基金會的觀點。看到幕後存檔。
