Seksualinis augalų gyvenimas

Ar dažnai įsigiliname į augalų gyvenimą? Kadangi augalai mažai juda, įprasta manyti, kad jie gyvena nuobodų gyvenimą. Iš tikro jie yra daug sudėtingesni ir panašesni į mus, nei galite įsivaizduoti. Ir koks įvairus jų seksualinis gyvenimas!? Tad Pažvelkime į žydinčius augalus…

Apie 90% žydinčių augalų yra hermafroditai, t.y. jų žiedai turi ir vyriškas, ir moteriškas funkcijas (tobuli žiedai). Paimkime kad ir pomidorą: praskleidus jo žiedą, pamatysite, kad jis turi mezginę (moteriškojo lytinio organo dalį) ir dulkines su žiedadulkėmis (vyriškojo lytinio organo dalį). Taigi, to paties pomidoro žiedo žiedadulkės gali apdulkinti mezginę – taigi, pomidorui nereikia kito pomidoro, kad užmegztų vaisių. Labai patogu, ypač tada, kai nėra kitų augalų netoliese.

Tačiau tai netaikoma visiems hermafroditiniams augalams; kai kurie iš jų, pvz., obelys, negali apsidulkinti. Šioms rūšims vaisių užmezgimui reikia dviejų atskirų augalų. Ir čia reikalai dar labiau komplikuojasi. Manoma, kad pirmasis žydintis augalas greičiausiai buvo hermafroditas. Bet kaip su tais kitais 10%, kurie nėra hermafroditai? Kas jie tokie ir iš kur jie atsirado?

Alternatyva tobuliems žiedams yra vienalyčiai žiedai, turintys arba mezginę, arba dulkines su žiedadulkėmis. Kai kuriose rūšyse itas pats augalas išleidžia ir vyriškus, ir moteriški žiedus – jie vadinami vienanamiais augalais. Tas pat augalas atlieka ir vyriškas, ir moteriškas funkcijas, tačiau skirtinguose žieduose. Dažnai šie žiedai pasirodo skirtingu metų laiku, todėl augalas negali savęs apdulkinti. Bet yra ir dar viena alternatyva – visiškas lyčių atskyrimas skirtinguose augaluose. Vienu tokiu pavyzdžiu yra gluosniai - gluosnis gali būti tik vyriškas arba tik moteriškas (panašiai kaip gyvūnai). Tai vadinama dioecija (dvinamiais). Ji gali išsivystyti dėl galimo neigiamo savidulkos poveikio.

Bet ir tai dar ne viskas! Nedidelė dalis uniseksualių augalų turi sistemas, kurios, atrodo, yra tarp hermafroditizmo ir dvinamiškumo – ta sistema vadinama androdioecizmu, kai vienoje populiacijoje galima rasti hermafroditiškų ir vyriškų individų, pvz., iš Kalifornijos kilusi Durango šaknis (Datisca glomerata) iš datiskinių šeimos. Ši sistema gamtoje reta.
Atvirkštine sistema yra ginodioecija, kai moteriški individai sugyvena su hermafroditais. Taip yra su kai kuriomis laukinėmis žemuogėmis.
O galiausiai, kai kuriais atvejais, kartu su hermofroditais buvo rasti ir vyriški, ir moteriški individai – ir vienu tokių pavyzdžių yra skanioji papaja.

Augalams, kaip ir daugeliui gyvūnų, lytį daugiausia lemia genai. Tai reiškia, kad sėkla taps vyrišku arba moterišku augalu, priklausomai nuo to, ką nurodo jos DNR. Anksčiau dauguma tyrimų buvo atliekami su vadinamaisiais modeliniais organizmais, tokiais kaip pelės, musės ir kai kurie specifiniai augalai, pvz., pipirnė (Arabidopsis thaliana). Ir paaiškėjo , kad gamtoje lyties nustatymas labai skiriasi. Jei paimsime dvilytiškumą, mokslininkai rado šios sistemos pavyzdžių augalų grupėse, kurios nėra glaudžiai susijusios. Tai reiškia, kad dvilytiškumas evoliucionavo kelis kartus. Ir tai pasakytina ir apie kitas sistemas.

Ginodioecija, androdioecija ir monoecija, regis, yra jungiamoji grandis tarp hermafroditizmo ir dioecijos. Tai reiškia, kad sistemos gali evoliucionuoti pirmyn ir atgal – nuo hermafroditizmo iki dioecijos. Ir iš tiesų, buvo aptikta atvejų, kai pokyčiai vyko abiem kryptimis.

O kaip dėl genų, kurie lemia šiuos mechanizmus? Rasta įvairių genų, susijusių su skirtingomis rūšimis. Taigi, pasirodo, kad yra daug būdų, kaip išsivystyti vyriškam organizmui. Pas gyvūnus yra daugelis didelių grupių, pvz., vabzdžiai, yra dvinamiai ir tokie buvo milijonus metų – ir dėl to sunkiau ištirti, kaip pradžių pradžioje išsivystė dvinamiškumas.

Žydintys augalai patyrė nuolatinius pokyčius. Skirtingos lytį lemiančios sistemos yra susijusios. Jei rūšis evoliucionuoja į atskiras lytis, hermafroditizmas ateityje gali vėl pasireikšti.
Tačiau kuri sistema yra geriausia?  Gamtoje niekada nėra vieno teisingo atsakymo: tai priklauso nuo aplinkos, kurioje augalai gyvena, ir iššūkių, su kuriais jiems tenka susidurti.

---

Kolibrių ir ananasų ryšys bromelijinių evoliucijoje

Mokslininkų požiūris į augalus keičiasi: jie laikomi daug sudėtingesniais ir panašesniais į mus.

Aukštai atogrąžų miškuose, ant medžių šakų augančių augalų lapuose, susidaro mažyčiai tvenkinukai., kuriuose veisiasi varlės kartu su vabzdžiais, mikrobais ir net mažyčiais vėžiagyviais, sukurdami aukštai medžių lajose esančias miniatiūrines ekosistemas. Tai bromelijiniai – nepaprasta augalų šeima, iš kurios atsirado ir epifitiniai augalai, ir milžiniška 12 metrų aukščio „Andų karalienė“, ir ... ananasai.

Visų dabartinių bromelijinių protėvis gyvavo vos prieš 20 mln. m. - ir jis išsišakojo į maždaug 3800 rūšių. Tai labai sparti evoliucija, lyginant su kitomis rūšimis. Ir jų vystymosi išsiaiškinimas tebelieka vienu iš biologijos iššūkių. Jos ne kartą naujai adaptacvosi, todėl kai kurias iš jų sunku atpažinti kaip artimus giminaičius. Daugelis jų apleido miško paklotę ir pradėjo augti ant medžių šakų kaip epifitai, kiti išvystė lapų darinius, kurie sulaiko lietaus vandenį, o kai kurie įsisavino CAM fotosintezę (kai anglies dioksidą sugeria tik naktį, kai vėsiau) – tą pačią vandens taupymo strategiją, kurią naudoja kaktusai atšiauriausiose dykumose. Kartu bromelijos, kurios yra beveik unikalios Amerikos tropikų rajonui, yra vienas geriausių natūralių eksperimentų tyrimams.

Tačiau yra vienas aspektas, kurios ištakos siekia Č. Darwiną – skirtingų apdulkintojų įtaka.

Dauguma žydinčių augalų, įskaitant ir ankstyviausius bromelijų protėvius, yra apdulkinami vabzdžių. Tačiau šiandien bent pusę visų bromelijų rūšių apdulkina kolibriai, o kai kurios kitos priklauso nuo šikšnosparnių, drugelių ar kandžių. Jau seniai įtarta, kad evoliuciniai apdulkintojų pakeitimai paspartino naujų bromelijų rūšių atsiradimą. Tik neaišku, kada tiksliai šie pokyčiai įvyko ir kokį poveikį turėjo jų įvairovei.

Tyrimai parodė, kad ankstyviausias bromelijas apdulkino bitės. Po to vyko dulkintojų keitimai pokyčiai, daugiausia į kolibrių, bet taip pat ir šikšnosparnių bei drugelių. Bromelijos eksperimentavo su skirtingais apdulkintojais, plisdamos į naujas buveines neotropikuose.

Vienas atvejis išsiskyrė iš kitų. Kolibrių apdulkintos bromelijos į naujas rūšis skilo beveik dvigubai sparčiau nei įprastai. Matyt šie apdulkintojai padėjo įtakoti, kurios augalų populiacijos yra genetiškai susijusios ir gali daugintis kartu. Viena iš galimybių yra ta, kad kolibriai žiedadulkes perneša kitaip nei vabzdžiai, nes daugelis jų rūšių keliauja didesniais atstumais, o tai plačiau paskleidžia genetinę informaciją. Skirtingi apdulkintojai taip pat teikia pirmenybę skirtingoms žiedų spalvoms, formoms ir žydėjimo laikams. Kolibriai dažnai renkasi ilgus, ryškiai raudonus ir vamzdinius žiedus su gausiu nektaro kiekiu dėl jų ilgų, plonų snapus ir sklandymo maitinantis. Kalnuotuose regionuose, kur gyvena daug kolibrių ir kuriuose slėniai bei viršukalnės natūraliai atskiria populiacijas, šis (tolimesnių žiedadulkių išnešiojimų) veiksnys gali dar labiau sustiprėti.

Bet vargu ar yra vienas paaiškinimas, kuris paaiškintų viską. Vis tik kolibriai buvo ypač svarbūs bromelijoms pagreitindami jų diversifikaciją.

Bromelijinių evoliucijos istorija dar nesibaigė. Daugelis apdulkintojų pasikeitimų įvyko visai neseniai. Pvz., kolibrių apdulkinama Hechtia iltisii, kuri šiek tiek primena chlorofito ir alavijo hibridą, tačiau artimiausius jos giminaičius apdulkina bitės.

Per pastaruosius kelis milijonus metų savo apdulkintoją pakeitė apie 25% bromelijinių, o tai rodo, kad rūšys vis dar eksperimentuoja. Tačiau jos ir kolibriai susiduria su precedento neturinčiu buveinių nykimo ir klimato kaitos spaudimu, keliančiu grėsmę ne tik atskiroms rūšims, bet ir evoliucinėms sąveikoms. Prognozuojama, kad iki 81% bromelijinių gali išnykti. Dešimtys kolibrių rūšių taip pat laikomos nykstančiomis.

Žiedadulkės
Miškinis skudutis
Augalai - chemikai
Dygliuotoji kardažolė
Alavijai-dekoratyvus vaistas
Miškas: Europoje ir Lietuvoje
Pažinkime augalus: varnalėša
Žiedadulkės pasakoja istoriją
Rozmarinų aliejus visam kūnui
Daugiau įvairių prieskoninių daržovių
Pelkinis gailis – svaigus ir tarsi iš vilnos
Grikiai: ir į lėkštę, ir medus arbatai
Kelmučiai, kurie šoka apie kelmus
Kopūstai – ir maistas, ir vaistas
Bruknė – ir skanu, ir vaistas
Ir kurgi šliaužia pataisas?!
Voveraitės ir jų sesutės
Kaip karalienė virto slyva
Iš mėlynių ir girtuoklių
Skalsės ir nuodai
Vartiklis