物理科技生物学-PHYICA

图显示外来陈静喜爱夜蒲物种可以通过形成意想不到的伙伴关系入侵生态系统

生物 2022-07-16 00:03:23

杰瑞德·伯纳德,《对话》 一只小黄蜂探索一个无花果的表面,这个表面不同于它进化来授粉的表面

信用:杰瑞德·伯纳德,抄送:ND 2017年,植物学家凯尔西·布洛克在考察夏威夷岛屿考艾岛寻找入侵植物时,发现了一些不寻常的东西:一些非本土无花果物种似乎正在定居下来

当人们穿越地球进行贸易或旅行时,他们带来了大量的物种,其中许多物种在一个新的地方建立了立足点,并可能最终取代当地的本土物种

但是由于无花果生物学的一个怪癖,我和我的同事们想知道这些无花果是如何在考艾岛繁殖形成新种群的

无花果授粉者长期以来以局限于单个无花果品种而闻名

然而,我们对考爱岛建立无花果物种的调查推翻了长期以来对无花果的看法,因为我们发现一个无花果授粉者与以前从未授粉的多个无花果物种配对

无花果的奇异 通常被认为是无花果的果实实际上是一个封闭的胶囊,里面有花——严格来说是一个由内向外的花序

因此一棵无花果树有一个逻辑问题:如何让它封闭的花朵授粉,这样它就能产生可以长成新树的种子

解决办法是无花果通过散发特殊的香味来吸引特定的黄蜂种类

一旦被这种气味吸引,黄蜂必须通过一个近乎微小的钥匙孔状开口进入无花果内部

黄蜂然后试图在每朵花里插入一个鸡蛋

当它们发育时,小黄蜂依靠无花果的生殖细胞作为食物

这种原产于澳大利亚东部的杰克逊港无花果,和它特有的传粉黄蜂一起在考爱岛的森林保护区深处茁壮成长

信用:杰瑞德·伯纳德,抄送:ND 但是对于黄蜂来说,通向一些花的生殖细胞的茎太长了

这些花不是在里面产卵,而是在黄蜂的尝试中授粉

它们继续发育成无花果种子

少数进入无花果的传粉者从不离开

事实上,当你吃无花果的时候,你也可能在吃黄蜂

当授粉的无花果成熟,黄蜂死在里面时,无花果的开口就封闭了

当年轻的黄蜂从卵中出来时,雄性首先出现

它们没有翅膀,骨瘦如柴,但是它们会啃穿无花果的外壁来解救她们的姐妹,她们也会让她们怀孕

雄性从来不存在于无花果之外

因此,无花果和黄蜂完全依靠彼此生存

随着时间的推移,他们会更好地适应这种伙伴关系

它们一起进化,所以新的无花果种类伴随着新的黄蜂种类

无花果物种很少共享一个传粉者,而且只在亲缘关系非常近且生活在一起的无花果之间

那么,如果没有它们独特的授粉者,无花果怎么能在考艾岛上立足呢?它们的传粉者也来了吗,还是发生了别的什么事? 一个沃特金斯无花果(榕属)充满了新孵化的杰克逊港无花果黄蜂(更新世帝王蜂),而不是其正常的专门授粉物种

信用:杰瑞德·伯纳德,抄送:ND 不同寻常的无花果品种 考艾岛没有本地无花果

但该岛是来自世界各地的几十种非本土无花果品种的聚居地,这些品种大多不会在本土生态系统中共存

一个世纪前,考爱岛上的林务员故意引进了几个无花果,每个无花果都有各自的授粉者

为了调查新的无花果是如何在没有原始授粉者的情况下获得的,我们从国家热带植物园和全岛收集了大量的无花果

在显微镜下,我撬开每一个无花果来识别黄蜂并收集种子

大多数无花果都没有,但是有几个种类充满了意想不到的小黄蜂,并且有很多种子

乔治·韦伯伦实验室的同事分析了这些物种的基因,以双重确认它们的身份

我的同事西娜·沃尔什和达斯汀·沃尔基斯发现,所有里面有黄蜂的无花果种子都能发芽,这意味着它们已经成功授粉

我们发现一种专属于澳大利亚东部杰克逊港无花果的黄蜂正在与考艾岛上另外两种无花果物种互动:沃特金斯无花果和红无花果

一只适应杰克逊港无花果的无翅雄性黄蜂(更新世无翅黄蜂)是从“错误的”无花果——沃特金斯无花果(无花果)中提取的

信用:达斯汀·沃基斯 沃特金斯家的无花果与杰克逊港的无花果非常接近,它们在澳大利亚的分布也有重叠,尽管在那里进行的广泛调查从未发现这种黄蜂与沃特金斯家的无花果相互作用

在澳大利亚,沃特金斯无花果的传粉者可能擅长排除杰克逊港黄蜂

在考艾岛,以前的黄蜂已经消失了,所以杰克逊港黄蜂可以自由使用这两种无花果

然而,这种红色的无花果树与杰克逊港无花果树没有密切关系,它来自马达加斯加附近的岛屿

这意味着与杰克逊港无花果密切相关并不能决定黄蜂能为哪种无花果授粉,考爱岛杰克逊港无花果的另一个近亲进一步证明了这一点,黄蜂没有使用这种无花果

我们分析了无花果的特征——比如它们的大小和开口的形状——如何与杰克逊港黄蜂能授粉的物种相对应

我们发现这些黄蜂可以与有特殊钥匙孔状开口的无花果互动

这就像知道你家的钥匙真的是万能钥匙,可以打开另一个国家的房子

谁在乎无花果? 在它们的原生范围内,如果无花果和黄蜂能够将它们的特定伴侣与所有其他物种区分开来,它们就能生存下来,因此它们会调整方法来做到这一点

然而,在世界各地的生态系统中,其他无花果和黄蜂最终使用相同的技巧来寻找对方

只要生态系统保持独立,这些相似性就无关紧要,但人类主导的世界物种洗牌导致了物种的非自然混合

在考艾岛,生态系统中玩家的新组合使得杰克逊港黄蜂能够与不同的无花果品种互动

它与杰克逊港无花果树的关系也从根本上改变了,因为它的命运不再仅仅与这一个物种有关——它有选择

沃特金斯无花果树和红无花果树现在也有了新的生存途径

我们的工作揭示了,即使是一个依赖特定伙伴生存的外来物种,如果遇到另一个可以配对的物种,如何才能获得立足之地

研究人员此前认为,这些经过长期进化磨砺的难以置信的亲密关系很难改变

我们现在知道,具有这种联系的物种可以通过形成新的伙伴关系和扭曲现有的伙伴关系来入侵生态系统

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

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