Znajdź zawartość

Kwiaty mogą przyjmować różne kształty, wielkości i kolory. Wiemy też o setkach gatunków, których kwiaty zmieniają kolor. Najczęściej robią to prawdopodobnie po to, by zasygnalizować zapylaczom, że mogą dostarczyć im nektar. Wszystkie te zmiany są jednokierunkowe. Kwiat, który raz zmienił kolor, nie wraca do poprzedniego. Łatwo więc wyobrazić sobie zdumienie profesora Hirokazu Tsukaya, który zauważył, że kolor kwiatów badanej przez niego od dziesięcioleci rośliny wielokrotnie zmieniał się, wracając do poprzedniej barwy. Uczony bada winorośl z gatunku Causonis japonica. Mimo, że studiowałem tę roślinę szczegółowo i już w 2000 roku odkryłem, że istnieją co najmniej 2 odmiany tego gatunku, dwukierunkowa zmiana koloru była dla mnie całkowitym zaskoczeniem, mówi uczony. Mój kolega, profesor Nobumitsu Kawakubo z Gifu University jest ekspertem w tworzeniu filmów poklatkowych kwitnących roślin. Wraz ze studentami obserwowali zachowanie różnych Causonis japonica, spodziewając się zauważyć, że kwiat zmienia kolor ze zwyczajowego pomarańczowego na jasny różowy. Gdy przejrzeli film nie mogli uwierzyć, że roślina nie tylko stała się z różowej z powrotem pomarańczowa, ale wielokrotnie zmieniała kolor. Poinformowali mnie o tym i rozpoczęliśmy wspólne badania, dodaje. Szczegółowe badania wykazały, że kolor pomarańczowy kwiatu związany jest z męskim cyklem rozwoju, gdy wydziela nektar. Gdy pręcik, męski organ płciowy w kwiecie, starzeje się i odpada, kwiat zmienia kolor na różowy. Kilka godzin później zaczyna dojrzewać słupek, żeński organ płciowy, wydziela nektar i kwiat znowu staje się pomarańczowy. Gdy i ten cykl się kończy, znowu zmienia kolor na różowy. Głównym związkiem chemicznym odpowiedzialnym za zmianę koloru jest karotenoid. Tempo jego akumulacji i degradacji jest tutaj najszybsze z dotychczas obserwowany. To kolejne zdumiewające okrycie, stwierdza Tsukaya. Teraz japońscy naukowcy chcą zbadać, jak działa mechanizm dwukierunkowej zmiany koloru, na jakim poziomie regulowany jest cykl, czy odpowiadają za niego proteiny czy też regulacja odbywa się na poziomie genetycznym. Kilkaset lat temu japońscy rolnicy nienawidzili tej rośliny, gdyż mocno się rozplenia. Z kolei nowelista Kyoka Izumi był nią zachwycony. Zastanawiam się, czy jego opinia nie pomogła w ochronie tego gatunku. Niezależnie od wszystkiego, cieszę się, że gatunek przetrwał i dzieli się z nami swymi tajemnicami. Ciekaw jestem, co jeszcze odkryjemy, podsumowuje uczony. « powrót do artykułu

Pszczoły kojarzą nam się z ulami bądź zwisającymi z gałęzi rojami, tymczasem naukowcy opisali ostatnio gatunek pszczoły, który buduje gniazda ze sklejonych ze sobą płatków kwiatów. Całość przypomina kokon i jest naprawdę kolorowa. Wewnątrz znajduje się pojedyncze jajo, osłaniane najprawdopodobniej w ten sposób do momentu wyklucia postaci dorosłej – imago. Wykorzystywanie fragmentów roślin do budowy gniazda nie jest powszechne wśród pszczół – opowiada dr Jerome Rozen z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej. Jego część międzynarodowego zespołu badała ciekawie wyglądające gniazda Osmia (Ozbekosima) avoseta w Turcji. Inna 3-osobowa podgrupa naukowców analizowała kwiatowe wytwory tego samego gatunku w Iranie. Ich wspólny artykuł ukazał się w piśmie American Museum Novitates. Sam gatunek pszczoły został odkryty pod koniec lat osiemdziesiątych w dwóch wybranych do najnowszego studium lokalizacjach, ale dopiero teraz udało się zebrać fakty istotne dla jego biologii. Gatunek reprezentuje ok. 20 tys. osobników. Naukowcom bardzo zależało na poznaniu ich zwyczajów, w końcu pszczoły są głównymi zapylaczami i zapewniają przetrwanie wielu ekosystemów. Obserwacje wykazały, że samica buduje jedno gniazdo przez dzień lub dwa. W sumie powstaje ich ok. 10, często są zlokalizowane obok siebie. Na początku owad odgryza płatki od kwiatu, a potem transportuje je do wygrzebanej w ziemi jamki, która ma wielkość orzecha ziemnego. Potem przychodzi czas na mocowanie konstrukcji. Samica formuje kokon, umieszczając na sobie kolejne płatki. Od czasu do czasu upewnia się, że wszystko będzie się trzymać razem, stosując klej z nektaru. Po wybudowaniu kolorowej tuby wzmacnia ją od wewnątrz gliną, na którą nakłada jeszcze jedną warstwę płatków. W ten sposób powstaje coś w rodzaju kanapki: pomiędzy dwiema warstwami materiału roślinnego znajduje się spoidło z błota. Choć na zdjęciach wydają się duże, kwiatowe osłonki mierzą zaledwie 1,3 cm. Nic więc dziwnego, że w środku mieści się tylko jedno jajeczko. Matka zapewnia rozwijającemu się potomstwu pokarm. Na dnie kokonu umieszcza zapas nektaru i pyłku. Jajo składa na samej górze. Analiza pozostałości pyłku z odnóży wykazała, że owady z Turcji odwiedzały wyłącznie kwiaty sparcety siewnej (Onobrychis viciifolia), a irańskie spokrewnionego z nią Hedysarum elymaiticum. Oznacza to, że gatunek wąsko się wyspecjalizował i związał swoje losy z plemieniem Hedysareae z rodziny bobowatych. Samica zapieczętowuje tubę. Najpierw zagina wewnętrzne płatki, potem dodaje gliny, a na odchodnym zapieczętowuje zewnętrzne płatki. Choć trudno w to uwierzyć, tak przygotowana kapsuła jest niemal hermetyczna, co stanowi doskonałe zabezpieczenie przed wszystkim, co można sobie wyobrazić. Po zaledwie 3-4 dniach z jaja wylęga się larwa. Gdy zje nektar, obraca stwardniałą osłonę. Dr Rozen nie wie, czy zwierzę spędza zimę jako larwa, czy już jako dorosły osobnik.

Pszczoły wolą nektar z niewielkimi ilościami nikotyny i kofeiny od nektaru pozbawionego tych substancji – twierdzą naukowcy z Uniwersytetu w Hajfie. Może to być osiągnięcie ewolucyjne, które miało – podobnie jak u ludzi – prowadzić pszczoły do uzależnienia – wyjaśnia profesor Ido Izhaki. Nektar jest wydzieliną miodników i stanowi wodny roztwór zapewniających energię cukrów, przede wszystkim glukozy i fruktozy. Nektary niektórych roślin zawierają niewielkie ilości toksycznych substancji, m.in. nikotyny czy kofeiny. W ramach omawianego studium entomolodzy postanowili sprawdzić, czy wymienione alkaloidy miały wabić pszczoły, czy też stanowią raczej produkt uboczny niekoniecznie związany z takim celem. Naturalnie nikotyna występuje w nektarach w stężeniach do 2,5 mg na litr, głównie w różnych odmianach Nicotiana glauca. Stężenie kofeiny, którą można znaleźć w kwiatach cytrusów, waha się w granicach od 11 do 17,5 mg na litr nektaru. W kwiatach grejpfruta poziom alkaloidu jest nawet wyższy, sięgając 94,2 mg/l. Chcąc dociec, czy owady wolą nektar z nikotyną bądź kofeiną, Izraelczycy sporządzili sztuczną mieszankę o różnej zawartości naturalnych cukrów i obu alkaloidów. Stężenia kofeiny i nikotyny zmieniały się od poziomów typowych dla nektarów do stężeń niewystępujących w naturze. Okazało się, że pszczoły wolały nektar z alkaloidami od nektaru czystego. Preferowane stężenie nikotyny to 1 mg/l, czyli podobnie jak w przyrodzie. Mając do wyboru wydzielinę z wyższą zawartością nikotyny lub całkowicie jej pozbawioną, owady "opowiadały się" za tą drugą. Badacze nie wiedzą, czy w toku ewolucji uzależniające substancje pojawiły się w nektarze, by zwiększyć skuteczność zapylania. Roślinom, które przetrwały dobór naturalny, udało się osiągnąć właściwy poziom uzależniających substancji. Dzięki temu mogą przyciągać, a nie odstraszać owady. Specjaliści z Hajfy mówią, że ich badanie wykazało istnienie preferencji, nie uzależnienia. Obecnie sprawdzają oni, czy pszczoły rzeczywiście stają się uzależnione od nikotyny i kofeiny.

Aby ułatwić zapylenie przez owady, większość roślin okrytonasiennych wypełnia swoje kwiaty aromatycznym nektarem o wysokiej wartości odżywczej. Niektóre orchidee (storczyki) przyjmują jednak zupełnie inną taktykę - ich kwiaty przypominają swoim wyglądem lub zapachem samice owadów i przyciągają w ten sposób samce. Jak się okazuje, podejście takie jest dość ryzykowne, ale w wielu przypadkach bardzo opłacalne. "Seksualny podstęp" (ang. sexual deception) wydaje się na pierwszy rzut oka mało korzystną metodą wabienia owadów zdolnych do zapylania. Jej podstawową wadą jest oddziaływanie tylko na wąską grupę zwierząt, podczas gdy słodki i aromatyczny nektar jest kuszący dla niemal każdego owada latającego. Sam fakt istnienia orchidei wykorzytujących tę taktykę sugeruje jednak, że ma ona sens i wystarcza do przetrwania selekcji naturalnej. Jak to możliwe? Międzynarodowy zespół kierowany przez Giovanniego Scopecego z Uniwersytetu Neapolitańskiego postanowił sprawdzić, na czym polega skuteczność "seksualnego podstępu". W tym celu badacze obserwowali 31 gatunków orchidei, zarówno stosujących tę metodę, jak i tych wabiących owady przy pomocy nektaru. Parametrem ocenianym przez naukowców była ilość pyłku przenoszona przez owady z pojedynczego okazu orchidei na inne osobniki danego gatunku. Wyniki studium wyjaśniły, dlaczego niektóre gatunki storczyków stosują nietypowy sposób wabienia owadów. Okazało się, że dzięki wzajemnemu dopasowania insekta i rośliny zmniejsza się co prawda liczba zwierząt zdolnych do skutecznego zapylenia danego gatunku orchidei, lecz jeżeli odpowiedni osobnik dotrze do kwiatu storczyka, przenosi on znacznie więcej pyłku na inne kwiaty. Zaobserwowane zjawisko jest korzystne dla obu stron. Zyskuje na nim zarówno owad, który ma większą szansę na odnalezienie pożywienia w razie napotkania kwiatu, jak i sama orchidea, która może wytworzyć mniej pyłku przy zachowaniu tej samej skuteczności rozrodu. Z drugiej strony oznacza to jednak, że jeżeli na danym obszarze zabraknie zwierząt zdolnych o zapylania danego gatunku kwiatów, orchidee danego gatunku mogą szybko wyginąć.

Niektórzy mówią (a inni śpiewają), że nic dwa razy się nie zdarza. Pewnie jest w tym sporo prawdy, ale czy to samo powiedzenie ma rację bytu w biologii? Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego postanowili to sprawdzić. Badania przeprowadzone na amerykańskiej uczelni są niczym innym, jak unowocześnioną wersją eksperymentów prowadzonych w XIX wieku przez Grzegorza Mendla, pioniera genetyki. Tym razem jednak, zamiast oceniać wyłącznie wygląd badanych roslin, naukowcy wykorzystali testy genetyczne pozwalające na śledzenie ewolucji niemal w czasie rzeczywistym. Obiektem studium był orlik - roślina wieloletnia z rodzaju Aquilegia. Charakterystyczną cechą tego organizmu jest wytwarzanie kwiatów w jednym z dwóch kolorów: czerwonym oraz białawo-żółtym. Pociąga to za sobą ogromne konsekwencje, gdyż jaskrawe kwiaty są zapylane niemal wyłącznie przez kolibry, zaś te bardziej płowe - przez motyle z rodziny zawisakowatych (Sphingidae). Nieco wcześniej wykazano, że liczebność motyli oraz kolibrów wywiera istotny wpływ na zmianę koloru kwiatów orlika. Wiąże się to ze zjawiskiem selekcji naturalnej - rośliny wytwarzające kwiaty "dopasowane" do preferencji zwierząt będą rozwijały się szybciej od konkurentów. Bardzo podobnie wygląda kwestia zmiany kształtu kwiatów w reakcji na kształty aparatów gębowych owadów oraz ptasich dziobów. Co ważne, zarówno zmiana barwy, jak i kształtu kwiatów jest z punktu widzenia populacji odwracalna i po upływie dostatecznie długiego czasu wygląd roślin powraca do stanu sprzed mutacji. Teraz naukowcy postanowili pójść o krok dalej. Dzięki badaniom z zakresu genomiki zidentyfikowali 34 geny biorące udział w wytwarzaniu poszczególnych barwników. Do zbadania pozostaje więc "tylko" sekwencja mutacji utrwalanych w populacji pod wpływem zmian w otoczeniu. Mówiąc najprościej, badacze chcą sprawdzić, czy za każdym razem orlik będzie ewoluował w identyczny sposób, tzn. na drodze mutacji w tych samych genach. Ostatecznie chcemy wiedzieć, czy ewolucja może być przewidywalna, tłumaczy prof. Scott A. Hodges, kierownik badań. Wiedza zdobyta dzięki wysiłkom jego zespołu może mieć niebagatelne znaczenie dla lepszego zrozumienia procesów adaptacji organizmów żywych do warunków środowiska.