Samiec muchy zbliża się do kwiatu, ląduje na czymś, co uważa za samicę muchy, i podskakuje. Próbuje się parzyć, ale to nie do końca działa. Ma kolejną szansę. W końcu poddaje się i brzęczy, ale bezskutecznie. Tymczasem roślina ma to, czego chciała: pyłek.
Południowoafrykańska stokrotka, Gorteria diffusa, jest jedyną znaną stokrotką, która ma tak skomplikowaną strukturę przypominającą samicę muchy na swoich płatkach. Mechanizm stojący za tym przekonującym trójwymiarowym oszustwem, wraz z owłosionymi guzami i białymi pasemkami, intryguje naukowców od dziesięcioleci.
Teraz naukowcy zidentyfikowali trzy zestawy genów zaangażowanych w budowanie fałszywej muchy na płatkach stokrotki. Wielką niespodzianką jest to, że wszystkie trzy zestawy mają już inne funkcje w roślinie: jeden przesuwa żelazo, jeden powoduje wzrost włośników, a jeden kontroluje, kiedy powstają kwiaty.
Badanie wykazało, że trzy zestawy genów zostały połączone w płatkach stokrotki w nowy sposób, aby zbudować sztuczne muchy. Geny „przenoszące żelazo” dodają żelazo do zwykle czerwonawo-fioletowych pigmentów płatków, zmieniając kolor na bardziej przypominający muchę niebiesko-zielony. Geny włośników powodują, że włoski rozszerzają się na płatku, nadając mu teksturę. A trzeci zestaw genów sprawia, że sztuczne muchy pojawiają się w pozornie przypadkowych miejscach na płatkach.
Ta stokrotka nie wyewoluowała nowego genu „zrób muchę”. Zamiast tego zrobiła coś jeszcze sprytniejszego – połączyła istniejące geny, które już robią inne rzeczy w różnych częściach rośliny, aby stworzyć skomplikowane miejsce na płatkach który zwodzi samce much” – powiedziała profesor Beverley Glover z Wydziału Nauk o Roślinach Uniwersytetu Cambridge i dyrektor Uniwersyteckiego Ogrodu Botanicznego, główny autor badania.
Naukowcy twierdzą, że płatki stokrotki dają jej przewagę ewolucyjną, przyciągając więcej samców much do zapylania. Rośliny rosną w surowym środowisku pustynnym w Afryce Południowej, z krótką porą deszczową, w której mogą wytworzyć kwiaty, zapylić i zasiać nasiona, zanim umrą. Stwarza to intensywną konkurencję w przyciąganiu zapylaczy, a płatki ze sztucznymi muchami sprawiają, że południowoafrykańska stokrotka wyróżnia się z tłumu.
Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Current Biology.
W porównaniu z większością żywych organizmów grupa roślin, w tym zwodnicza stokrotka, jest bardzo młoda pod względem ewolucyjnym i ma od 1,5 do 2 milionów lat. Najwcześniejsze stokrotki z tego drzewa genealogicznego nie miały sztucznych cętek, co oznacza, że musiały bardzo szybko pojawić się na płatkach stokrotki.
„Spodziewalibyśmy się, że ewolucja czegoś tak złożonego jak sztuczna mucha zajmie dużo czasu, z udziałem wielu genów i wielu mutacji. Ale w rzeczywistości dzięki połączeniu trzech istniejących zestawów genów stało się to znacznie szybciej” – powiedział dr Roman Kellenberger, doktor habilitowany na Wydziale Nauk o Roślinach Uniwersytetu Cambridge i pierwszy autor badania.
Aby uzyskać wyniki, naukowcy porównali, które geny zostały włączone w płatkach fałszywych much i bez nich u tego samego rodzaju stokrotki. Porównali je również z płatkami innego rodzaju stokrotki, która tworzy prosty wzór plamek, aby ustalić, które geny były szczególnie zaangażowane w tworzenie plamek stokrotki tak zwodniczych.
To jedyny przykład kwiatu, który wytwarza wiele fałszywych much na swoich płatkach. Inni członkowie rodziny stokrotek tworzą znacznie prostsze plamki – na przykład plamki w pierścieniu wokół wszystkich płatków – które nie są zbyt przekonujące dla prawdziwych much. Porównując różne stokrotki w drzewie genealogicznym, naukowcy byli w stanie ustalić kolejność, w jakiej powstawały sztuczne muchy: najpierw kolor, potem losowe ułożenie, a na końcu tekstura.
„To prawie jak wyhodowanie zupełnie nowego narządu w bardzo krótkim czasie. Samce much nie pozostają długo na kwiatach z prostymi plamkami, ale są tak przekonane do tych fałszywych much, że spędzają dodatkowy czas na próbach kopulacji i wetrzyj więcej pyłku w kwiat – pomagając go zapylić” – powiedział Kellenberger.