Дикие ипомеи не успевают адаптироваться к более жаркому миру. Или, скорее, они пытаются, но упираются в стену. Не из кирпича, а из ДНК. Новое исследование Университета Мичигана показывает, что их темп адаптации рухнул. На 96% всего за девять лет. Это не спотыкание. Это свободное падение.
Логично было бы предположить, что растения должны меняться: цвести раньше, успевать распускаться весной, прежде чем летний зной всё уничтожит. Казалось бы, просто. Но эволюция не проста, когда нужно удовлетворять потребности как пчёл, так и себя самих. И если пчёлы перестают прилетать, цветы меняют форму, чтобы заманить их обратно. Крупные соцветия. Яркие приманки. Внезапно растение думает не о климате. Оно думает о размножении.
Любовь против выживания
Это борьба противоположностей. Изменение климата требует более раннего цветения. Опылители требуют более крупных цветов.
Обычно растение может справляться с обоими требованиями. Но эти ипомеи оказались в ловушке. Размер цветка и время цветения оказались жёстко связаны. Если вы выращиваете более крупный цветок, чтобы привлечь пчелу, ваши внутренние биологические часы сдвигаются вместе с ним. Вы не можете просто сдвинуть график цветения, не затронув размер бутона. И наоборот.
Результат? Массовое замедление.
Растение не испытывает нехватки эволюционного потенциала — оно всё больше оказывается заперто в наборе признаков, которые благоприятствуют привлечению партнёров, даже если окружающий мир горит.
Регина Баком, профессор, возглавляющая группу исследователей из Университета Мичигана, рассматривает это как ловушку. Генетический материал всё ещё есть. Потенциал к адаптации не исчез. «Танк» полон. Но машина управляется неправильно. Признаки связаны. Связаны между собой. Одно изменение влияет на другое таким образом, что закрывает эффективные пути к выживанию.
Является ли это хорошей новостью для фермеров? Ипомея — сорняк. Вредитель. Может быть, сорняк, который медленнее адаптируется, легче уничтожить?
Возможно, нет. Никто точно не знает. Непредсказуемость — часть ужаса.
Не только жара
Жара — не единственная угроза для этих растений. И не единственный фактор, формирующий их эволюцию.
Это коктейль из человеческих проблем. Пестициды. Потеря среды обитания. Общая мрачная тенденция сокращения популяций опылителей. Диким растениям приходится иметь дело не только с термометром, но и с исчезновением их репродуктивных партнёров. Большинство исследований рассматривают климат изолированно. Это же исследование охватило всю картину.
Саша Бишоп, возглавивший полевые работы, указал на противоречие в эволюционной теории. На бумаге организмы с высоким генетическим разнообразием должны адаптироваться быстро. Теория гласит: эволюционируй или умри. Если у вас есть гены, вы изменяетесь.
Реальность говорит: смотрите. Смотрите на все эти умирающие вещи.
Существует запаздывание. Разрыв. Математика сходится. Мир — нет.
Мы наблюдаем ситуацию, когда темпы адаптации в дикой природе значительно отстают от того, что, по нашему мнению, должно быть возможным.
Они не просто догадывались. Они буквально выкапывали прошлое.
Выкапывая прошлое
Исследователи сравнили семена, собранные в дикой природе, скажем, в 2013 году, с семенами, собранными девять лет спустя. Затем они вырастили их все в контролируемых, идентичных условиях. Контролируемых. То есть: если растения выглядят по-разному, это не из-за изменения температуры в комнате. Это потому, что изменились их гены.
Они измеряли всё. Когда они впервые зацвели? Как долго длилось цветение? Размер? Содержание сахара? Расстояние между производителями пыльцы и её приёмниками.
Изучение отдельных цветов ничего не давало. Крупный цветок — не проблема. Ранний цветок — не проблема. Проблема в том, как они изменялись вместе.
Команда использовала статистику под названием R, чтобы отобразить это. R рассчитывает ожидаемую адаптацию, учитывая взаимное влияние признаков. Это показало резкий спад.
В исходном поколении адаптация происходила с эффективностью около 76% от ожидаемой мощности. Медленно, но в движении. Девять лет спустя? До 9%.
Генетическое разнообразие сохранилось. Сырьё для эволюции всё ещё было в наличии. Но организация этих признаков рухнула. Эволюционные пути сузились. Растения стали одержаны размером. И, сделав это, они лишили себя способности регулировать время цветения в условиях меняющегося климата.
Почему время имеет значение? Потому что меняются температуры. Меняются паттерны осадков. Цветение раньше или позже может быть разницей между воспроизводством и вымиранием. Тысячи исследований подтверждают это. Фенология имеет значение.
Но опылители требуют размера. Поэтому растения ставят первостепенной задачей удовлетворение текущей потребности в партнёрах в ущерб долгосрочной потребности пережить жару. Это очень человеческий изъян. Оптимизация настоящего ценой будущего.
Сорняк выживает против фермера. Возможно. Он выживает против пестицида. Возможно. Но сочетание климатического стресса и давления со стороны опылителей может просто перетереть его изнутри.
Мы предполагаем, что природа адаптируется. Часто она этого не делает. Иногда она просто запирает себя в плохом решении.
Что будет дальше, неясно. Данные показывают ограничение. Замедление. Они не показывают вымирания. Но они показывают, что эволюция может быть запутанным хаосом, а не чистым восходящим маршем.
