Zmiany w roślinach ujawniły zagadkę. Czy ewolucja nie nadąża?

Jak ewoluują rośliny? Wystarczyło 9 lat

Naukowcy z University of Michigan i University of Toronto sprawdzili, czy ewolucja cech związanych z zapylaniem i rozmnażaniem roślin nadąża za zmianami środowiska. Wykorzystali do tego niezwykły eksperyment pozwalający niejako „cofnąć czas”.

Porównali dwie próbki pospolitego chwastu rolniczego, rośliny, która występowała w jednym ogrodzie. Jedna pochodziła z roślin występujących w 2012 roku, druga z populacji z 2003 roku. Badacze skupili się na cechach związanych z rozrodem i atrakcyjnością kwiatów, między innymi ich rozmiarze, zawartości cukru w nektarze i terminie pierwszego kwitnienia.

Chcieli odpowiedzieć na dwa podstawowe pytania: czy zależności między cechami mogą ograniczać zdolność roślin do przystosowania się oraz czy takie ograniczenia mogą zmienić się w ciągu zaledwie kilku lat.

Większy kwiat, większa szansa

Okazało się, że ewolucyjna układanka stała się znacznie bardziej skomplikowana. Rośliny z większymi kwiatami i większą zawartością cukru w nektarze były bardziej atrakcyjne dla zapylaczy. Większa aktywność owadów przy kwiatach wiązała się z kolei z większym sukcesem reprodukcyjnym roślin. Mówiąc prościej: opłacało się być atrakcyjnym dla zapylaczy. Problem pojawił się gdzie indziej.

Jak pokazują wyniki badań nad zmianami w roślinach opublikowane w czasopiśmie naukowym Evolution Letters, wielkość kwiatu i termin kwitnienia w nowszych populacjach stały się silniej ze sobą powiązane. Większe kwiaty szły w parze z późniejszym kwitnieniem.

Im większe i atrakcyjniejsze kwiaty, tym trudniej roślinie wcześniej zakwitnąć. Wczesny okres kwitnienia to jeden z najważniejszych celów każdej rośliny. Wszystko przez ocieplenie klimatu i przesunięcie sezonu wegetacyjnego. Ewolucja zaczęła więc dostawać dwa polecenia naraz.

Adaptacja spadła aż o 96 proc.

I tu pojawia się najbardziej zaskakujący wynik badania. Genetyczne ograniczenia były w młodszej grupie roślin znacznie silniejsze niż w populacjach reprezentujących 2003 rok. Eksperci dowiedli, że tempo dostosowywania się do obecnych warunków spadło aż o ok. 96 procent. Ewolucja nie zatrzymała się całkowicie, ale została niezwykle mocno wyhamowana. To jednak nie koniec paradoksu.

Pomimo upływu lat i widocznych zmian w roślinach ich zmienność genetyczna pozostała taka sama. Warianty cech, jak i geny nadal są obecne. Problem polegał na czymś innym: cechy, które selekcja mogłaby zmieniać, coraz mocniej wiązały się ze sobą. Wyglądało to trochę tak, jakby ewolucja otrzymała dwa sprzeczne polecenia jednocześnie. Może próbować wykonać oba, ale poprawienie jednej rzeczy zaczyna utrudniać poprawienie drugiej.

Ewolucja też wpada w pułapki

Dotychczas wielu z nas sądziło, że jeżeli w danej populacji istnieje wystarczająco wiele zmienności genetycznej, natura da sobie radę. Najnowsze badanie na temat zmian w roślinach pokazało jednoznaczne dowody, że nie zawsze tak jest. Czasami tempo samych powiązań między genami jest tak szybkie, że aż blokuje drogę do adaptacji, nawet jeżeli istnieją mocne naciski ze strony selekcji.

Patrząc na to pod kątem praktycznym okazuje się, że wiele roślin może sobie gorzej radzić ze zmianami klimatu i jednoczesnym spadkiem zapylaczy jednocześnie. Bo większe kwiaty są pomocne przy mniejszej liczbie owadów, ale zarazem utrudniają dostosowanie terminu kwitnienia do cieplejszej wiosny. To daje nam istotny wniosek. Ewolucja nie zawsze jest sprytna, czasem gubi się w swoich genach.

Warto przeczytać: Ewolucja nie dała nam zdrowej starości. Miała za to inny plan