Rośliny mogą zapylać same siebie albo korzystać z pyłku od innych osobników, a w wielu populacjach występują oba typy jednocześnie. Naukowcy z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie pokazali w symulacjach komputerowych, że taka mieszanka może utrzymywać się bardzo długo, choć udział każdej z grup bywa silnie zmienny.
Samozapłodnienie: wygoda z ceną
Dla roślin kwiatowych wybór między samozapłodnieniem a krzyżowaniem z innymi osobnikami oznacza kompromis. Samozapłodnienie pomaga, gdy brakuje partnerów albo zapylaczy, bo roślina nie musi czekać na cudzy pyłek. Ma jednak wadę: powtarzane z pokolenia na pokolenie zwiększa ryzyko, że potomstwo odziedziczy szkodliwe mutacje. Zjawisko to nazywa się depresją wsobną.
Wiele gatunków chroni się przed tym dzięki samoniezgodności, czyli mechanizmowi genetycznemu, który pozwala roślinie rozpoznać i odrzucić własny pyłek. Taki system sprzyja krzyżowaniu osobników różniących się genetycznie i podtrzymuje różnorodność populacji. Występuje w około 40% rodzin roślin, także w ważnych dla rolnictwa grupach: u dzikich pomidorów, ziemniaków, jabłoni, grusz, cytrusów i kawowca. Mechanizm nie jest jednak niezawodny. Różne zmiany genetyczne mogą go uszkodzić, a wtedy część roślin zaczyna się zapylać samodzielnie. Powstają populacje mieszane.
Trzy scenariusze zamiast dwóch
Dotąd dominował pogląd, że populacje mieszane są stanem przejściowym i w końcu jedna strategia wygra. Inna hipoteza zakładała, że oba typy mogą współistnieć w stałych proporcjach. Zespół Tamar Friedlander, Amita Jangida i profesora Ohada Noya Feldheima sprawdził te założenia w symulacjach ewoluujących populacji.
Wyniki wskazały trzy możliwości: populacja staje się w pełni samozgodna, w pełni samoniezgodna albo pozostaje mieszana. Najbardziej zaskoczył ten ostatni wariant. Udział obu typów nie ustalał się na stałym poziomie, tylko wyraźnie rósł i malał, a mimo to żadna ze strategii nie znikała. Autorzy nazwali to „zmiennym trybem mieszanym”.
Jak podkreślają badacze: „zaskoczyło nas, że niestabilność niekoniecznie oznacza, iż populacja zmierza do jednego stanu końcowego”.
W modelu sprawdzano dwa czynniki: genetyczny koszt samozapłodnienia, czyli to, jak mocno wsobność szkodzi potomstwu, oraz tolerancję systemu rozpoznawania pyłku. Zmieniając te warunki, zespół opisał, kiedy powstaje każdy z trzech stanów. Wyniki ukazały się w czasopiśmie PRX Life.
Brak pyłku nie zawsze sprzyja samozapłodnieniu
Drugi wynik jest sprzeczny z intuicją. Przy niedoborze pyłku, na przykład gdy brakuje zapylaczy albo rośliny trafiają do nowego środowiska, można by oczekiwać przewagi samozapłodnienia. Model pokazał jednak, że ograniczona ilość pyłku może rozszerzać warunki, w których samoniezgodność się utrzymuje. Powodem są różne presje selekcyjne działające na męską i żeńską część systemu samoniezgodności.
Wyniki sugerują też, że przejście od samoniezgodności do samozapłodnienia wcale nie musi być drogą w jedną stronę. W wielu testowanych warunkach populacja mogła się przesuwać w obu kierunkach, więc ta, która zwróciła się ku samozapłodnieniu, mogłaby w pewnych sytuacjach wrócić do krzyżowania.
Co to oznacza w praktyce
Autorzy zaznaczają, że praca jest teoretyczna. Populacje mieszane znamy z natury, ale brakuje długoterminowych obserwacji, które śledziłyby zmiany proporcji obu grup. Dopiero badania terenowe pokażą, czy opisany stan faktycznie występuje.
Dla polskiego czytelnika to na razie wiedza podstawowa, a nie wskazówka dla ogrodników czy sadowników. Warto jednak pamiętać, że wśród grup z samoniezgodnością są jabłonie i grusze, a więc rośliny dobrze znane także z naszych sadów i ogrodów. Autorzy zwracają uwagę, że zmiana klimatu, przesuwanie się siedlisk i spadek liczebności zapylaczy mogą zmieniać presje decydujące o sposobie rozmnażania roślin. Dotyczy to również Europy. Badanie nie podaje jednak konkretnych wniosków dla upraw ani dla Polski.
Źródło: Phys.org – „Plants may switch between reproductive strategies more easily than thought”
Comments are closed.