花朵模仿传粉媒介的性吸引力特征来引诱它们采蜜的能力长期以来一直令科学家们着迷。
鲜花买不到眼镜和假发来伪装,所以他们如何仅使用现有的 DNA 工具包来完成如此令人信服的欺骗,令人费解。
兰花是最臭名昭著的模仿昆虫的花,并且对于不知情的昆虫卡萨诺瓦来说,它的外观和气味都令人难以抗拒,卡萨诺瓦在花瓣中的短暂幽会使昆虫沾满了兰花的花粉,它不可避免地传播到其他花朵上。
兰花很久以前就进化出了这种特性,并且取得了如此巨大的成功,任何没有这些特性的个体早已消失。
这就是科学家们关注南非雏菊的原因广泛分布的戈特里亚其性拟态在进化史上是最近才出现的,并且在该物种的所有花朵中并不是一致的。
这种雏菊的花瓣颜色从淡黄色到亮红橙色不等,有些带有围绕花中心形成圆圈的斑点。
这些花朵的外观差异很大,有些花朵的斑点已经变成了绿黑色的肿块,对于苍蝇来说,它们看起来就像它的雌性伴侣,在花瓣上诱人地等待着。
最近绘制了该物种各种特征的进化图,以确定这些特征进化到最终形成如此令人信服的欺骗的顺序:它首先显示颜色,然后是随机位置,然后是纹理。
新研究由剑桥大学进化生物学家罗曼·克伦伯格(Roman Kellenberger)领导的研究小组研究了三组曾经与吸引角质苍蝇无关的基因如何成为其淫荡策略的一部分。
剑桥大学植物生物学家、资深作者贝弗利·格洛弗 (Beverley Glover) 表示:“这种雏菊并没有进化出新的‘飞翔’基因。”说。
“它汇集了现有的基因,这些基因已经在植物的不同部分发挥了其他作用,在花瓣上形成了一个复杂的斑点来欺骗雄性果蝇。”
其中一个基因使铁在植物周围移动,另一个基因使根毛生长,第三个基因控制花的形成时间。
移动铁的基因会产生斑点,引导传粉者到达花的中心以获得花蜜奖励,这是早在性拟态出现之前花朵就依赖的一种经过验证的授粉策略。
由此产生的色素(类胡萝卜素,产生黄橙色,和花青素的深紫蓝色)的组合是蓝绿色黑色色调? 我们所联想到的苍蝇甲壳的确切颜色。
接下来,一组通常与限制花朵产量有关的基因被重新调整用途,作为花蜜引导点的“关闭开关”,使“假苍蝇”出现在花瓣上明显随机的位置。
如果吸引传粉者的策略是宣传花的花蜜,那么一圈清晰的斑点就有点像停车位的广告牌。 但当策略是性模仿时,对于苍蝇来说,似乎少即是多。
通常涉及植物根毛产生的基因序列负责真正使受骗者获得生命,从而产生雏菊苍蝇状花瓣斑点的三维形状和纹理。
该基因产生的蛋白质 EXPA 可以放松通常坚硬的植物细胞壁,从而导致“不可逆的细胞扩张”。 在花瓣中,这种蛋白质使现有的毛发扩张,从而赋予其表面纹理。
在发育中的叶子和无斑点的小花中,这个基因几乎完全失去作用。 其在根的发育中适度表达; 并且高度发育有斑点的花朵。
但研究人员知道,这个基因与“膨胀”有关,否则它更像是雌性苍蝇的纸板剪纸,因为它只在最令人信服的花朵的花瓣中表达,即使在这些花朵中,表达也几乎完全不存在于花瓣没有斑点或凹凸。
可以想象,经过这次3D升级,花朵们的动作一定会更加生动。
“雄蝇不会在带有简单斑点的花朵上停留很长时间,但它们对这些假蝇非常信服,因此会花额外的时间尝试交配,并将更多的花粉擦到花朵上,帮助授粉,”克伦伯格说。
将现有的三组基因结合在一起,似乎为这些伪装大师创造了一条进化捷径。
这项研究发表于现代生物学。