Что Чарльз Дарвин писал, чтобы проконтролировать Происхождение видов? Трактат на опылении орхидей. Дарвин поразился разнообразию этих растений, и он видел бесчисленные пути, которыми цветы и насекомые опыления адаптировались друг другу как расширенное тематическое исследование в естественном отборе. “Приспособления для оплодотворения насекомого в Орхидеях многообразны и действительно замечательны и красивы”, написал он садоводу, пославшему ему экземпляры.
Эволюционные биологи никогда не теряли свое восхищение орхидеями. Больше чем с 25 000 разновидностей они – самая многочисленная группа в царстве растений, включая примерно 8% всех разновидностей сосудистого растения. Биологи предложили различные объяснения этого экстраординарного разнообразия, но было невозможно прибить их относительную важность.
Теперь, новая родословная орхидей является существенным шагом в том направлении. “Впервые, у них есть хорошо поддержанный филогенез для всех главных отделений”, говорит orchidologist Барбара Грэвендил из Центра Биоразнообразия Naturalis в Лейдене, Нидерланды, кто не был вовлечен в работу. “Это – большое исследование”, говорит Грэвендил, и это показывает, как орхидеи должны свое разнообразие серии инноваций — прежде всего, способность вырасти в тропических горах — что индивидуально или совместно выпалил взрывы новых разновидностей.Предыдущие филогенезы орхидеи сравнили всего несколько генов, найденных в хлоропластах, органеллы, превращающие воду и CO2 в сахар. (Гены хлоропласта медленно развиваются, который помогает показать отдаленные эволюционные отношения.) При помощи новых генных методов упорядочивания, бригады во главе с Томасом Дживнишем, эколог растения в университете Висконсина, Мадисона, создал филогенез орхидей с беспрецедентными 75 хлоропластами гены от 39 разновидностей, представляя почти все главные группы орхидей, а также от 96 дальних родственников среди всех цветковых растений.
Используя предполагаемые возрасты окаменелостей 17 цветковых растений, включая несколько известных экземпляров орхидеи, они смогли до настоящего времени главные отделения в филогенезе и вычисляют уровень, при котором появились новые разновидности.Новый эволюционный график времени бригады начинается 112 миллионов лет назад, когда первые орхидеи появились. Приблизительно 90 миллионов лет назад главные живущие происхождения начали разделяться друг от друга.
Затем когда-то прежде 64 миллиона лет назад, ключевые инновации произошли: Орхидеи развили способ смешать их пыльцу в липкие шары, названные pollinia, так, чтобы опылители не теряли зерна прежде, чем достигнуть других орхидей. Поскольку цветы развили запутанные структуры для приложения pollinia — некоторые орхидеи прикрепляют их вкус между глазами их любимых видов насекомых, например — репродуктивные барьеры, вероятно, сформированные, рождая новые разновидности. Действительно, в происхождениях, имеющих pollinia, уровень видообразования был на 5,1% выше, чем в происхождениях, не делающих, Givnish и коллеги сообщают на этой неделе в Продолжениях Королевского общества B.
Затем, некоторые орхидеи развили воздушный образ жизни. 35 миллионов лет назад, многие стали эпифитами, растения, цепляющиеся за деревья.
Это изменение открыло много новых областей для колонизации и новые окружающие условия; темп чистой диверсификации увеличился на 8,8% для эпифитов. Для восполнения демонстрации их корней некоторые происхождения приняли своего рода фотосинтез экономии воды, названный crassulacean кислотным метаболизмом, вероятно, помогшим им остаться в живых только на тумане и дожде; это увеличило их темп диверсификации на замечательные 20,3%.Самое большое повышение, однако, прибыло в происхождения, переместившиеся в тропические горы, такие как Анды и горная местность Новой Гвинеи, где они нашли много новых возможностей для диверсификации.
Уровень видообразования среди этих обитателей дождевого тропического леса повысился на 24,9% по сравнению с происхождениями, оставшимися в низинах. Дживниш говорит, что трудно распутать результат альпинизма от восхождения дерева, потому что подавляющее большинство горных разновидностей является также эпифитами.Ученые говорят, что эти черты являются всеми вероятными водителями диверсификации. Но многие озадачивают в одном результате.
Одна треть всех орхидей обманывает опылители путем соблазнения их со структурами или ароматами, напоминающими еду, гнездовья, или даже помощников. Все же этот обман, другая важная эволюционная новинка, очевидно не ускорял развитие новых разновидностей. “Это было большое удивление”, говорит озадаченный Дживниш. Грэвендил думает, что этот обман, вероятно, ускорял видообразование, но что исследователи или не распознали или пропустили анатомические детали во многих тропических орхидеях.Другие эксперты говорят, что еще более прочные родословные прибудут из учащейся ДНК в клеточном ядре, частично потому что это содержит намного больше генов, чем хлоропласты. “Единственный способ получить реальную историю, самое близкое, которое мы можем получить, состоит в том, чтобы упорядочить ядерные геномы от орхидей”, говорит Виктор Альберт, генетик растения в государственном университете Нью-Йорка в Буффало.
Это в прошлом ноябре исследователи издало первый геном орхидеи для тропического эпифита Phalaenopsis equestris. Больше геномов будет следовать, и они обязаны пролить больше света на развитие черт, так восхитивших Дарвина.