南アフリカビートルデイジー、 ゴルテリアディフサは、メスのハエに似た独特な花びらの構造で長い間科学者を魅了し、オスのハエを誘惑して植物に受粉させてきました。 Roman Kellenberger とその同僚による最近の研究は、 現在の生物学、明らかにする この三次元欺瞞の背後にある魅力的なメカニズム、既存の遺伝子を再利用して、非常に説得力のある模倣を作成します。
研究者たちは、ヒナギクの花びらに、偽のハエを構成する遺伝子の XNUMX つのセットを発見しました。これらはすべて、植物内ですでに他の機能を果たしています。 最初のセットは鉄の分布を管理し、XNUMX 番目は根毛の成長を促進し、XNUMX 番目は花の生産を調節します。 ヒナギクは、これらの遺伝子セットを斬新な方法で利用することにより、驚くべき欺瞞を達成します。
鉄を動かす遺伝子が花びらの色素沈着を変化させ、自然な赤紫の色合いをハエのような青緑に変えます。 根毛遺伝子は花弁の毛を広げて質感を作り出し、XNUMX 番目の遺伝子セットは偽のハエが花弁のランダムな位置に現れるようにします。
「このヒナギクは、新しい「ハエを作る」遺伝子を進化させたわけではありません。 代わりに、それはもっと巧妙なことをした - 植物のさまざまな部分ですでに他のことをしている既存の遺伝子を集めて、オスのハエを欺く複雑なスポットを花弁に作った. プレスリリースの中で.
ハエが着地する ゴルテリアディフサ、がっかりしたデートに。
この戦術は進化上の利点を提供し、南アフリカの過酷な砂漠の生息地で重要なヒナギクにより多くの花粉媒介者を引き付けます. 短い雨季は、植物が枯れる前に花を咲かせ、受粉し、種をまくための小さな窓を残し、受粉媒介者の競争を熾烈にします。 偽のテントウムシが付いた花びらは、南アフリカのヒナギクを群集から際立たせます.
性的欺瞞的なヒナギクとその植物グループは、進化的には比較的若く、1.5 万から 2 万歳と推定されています。 花びらに偽のフライスポットが急速に出現することは、デイジーの驚くべき適応性を示しています.
「偽のハエのように複雑なものが進化するには、多くの遺伝子と多くの変異を伴い、長い時間がかかると予想されます。しかし実際には、既存の3つの遺伝子セットを組み合わせることで、はるかに早く進化が起こりました」と、研究の筆頭著者であるローマン・ケレンベルガー博士は述べています。
結論に達するために、研究者は、同じ種類のヒナギクの偽のハエがある場合とない場合の両方で、花弁で活性化された遺伝子を比較しました。 彼らはまた、単純な斑点パターンを示す別の種類のヒナギクを分析し、複雑な斑点の作成に特に関与する遺伝子を特定するのに役立ちました。 ゴルテリアディフサの花びら。
この南アフリカのヒナギクは、花びらに複数の偽のハエを生み出すことが知られている唯一の花です。 同じ家族の他のヒナギクは、花びらの周りのリングなど、本物のハエにはあまり説得力のない、より単純なスポット パターンを示します。 家系図内のさまざまなヒナギクを比較することにより、研究者は偽のハエが進化した順序を決定することができました.最初に色の変化が起こり、次にランダムな配置が続き、最後にテクスチャが続きました.
「まるで非常に短い期間で全く新しい器官を進化させているようなものです。オスのハエは単純な斑点のある花には長く留まりませんが、偽のハエにすっかり魅了され、交尾に時間を費やし、より多くの花粉を花にこすりつけ、受粉を助けます」とケレンバーガー氏は語った。
論文の中で、Kellenberger と同僚は次のように結論付けています。
私たちの研究は、根底にある進化的発達過程のさらなる調査のためのいくつかの方向性を示しています。 まず、組織特異的な遺伝子発現とタンパク質相互作用の研究により、花弁スポット形成の根底にある遺伝経路のより多くの要素が明らかになる可能性があります。 第二に、のトランスジェニック操作 G.ディフューザ 遺伝子共占化によって利用された遺伝子要素の機能的検証が可能になる可能性がある。第三に、形態型とその雑種間のゲノム比較は、植物の性的欺瞞の進化的軌跡をさらに解明する可能性がある。これらの解析は全体として、遺伝子共占化全般、特にその遺伝的開始、微調整、そして多面的効果の可能性を含む、より深い理解に貢献する可能性がある。ケレンバーガー ら。 2023
この研究結果は、植物の並外れた適応力と、既存の遺伝子メカニズムを新たな機能のために再利用する能力についての貴重な洞察をもたらし、自然界の驚くべき回復力と機知に富んだ能力を物語っています。
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Kellenberger, RT, Ponraj, U., Delahaie, B., Fattorini, R., Balk, J., Lopez-Gomollon, S., Müller, KH, Ellis, AG and Glover, BJ (2023) “複数の遺伝子コオプションは、性的に欺瞞的な花の急速な進化の根底にあります ゴルテリアディフサ" 現在の生物学：CB、0(0)。 入手可能: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.003.
