Promieniowanie adaptacyjne jest zasadą w biologii ewolucyjnej, w której jeden gatunek w odpowiedzi możliwości w swoim otoczeniu, szybko dostosowuje się i rozwija nowe cechy i dywersyfikuje się na wiele gatunków. Przykład promieniowania adaptacyjnego można znaleźć w kwiatach kolombiny (rodzaj Aquilegia ), grupie około 70 gatunków, które mają ostrogi nektaru rozciągające się od podstawy płatków kwiatu. Tym, co sprawia, że te ostrogi są wyjątkowe, jest to, że każdy gatunek ma ostrogi o innej długości, pozornie dostosowane do zapylacza tego gatunku, czy to kolibra, jastrzębia czy pszczoły.
Naukowcy od Charlesa Darwina zaobserwowali podobne przykłady promieniowania adaptacyjnego, ale nie byli w stanie opisać tego, co dzieje się w skali komórkowej lub genetycznej. „Darwin, obserwując storczyki, uznał, że wyjątkowo długa nektarowa ostroga na Angraecum musiała ewoluować w zgodzie z równie długim językiem ćmy, która ją zapylała, ale dokładny mechanizm tego rodzaju adaptacji był kwestią spekulacji”, mówi Sharon Gerbode z Harvard University.
Gerbode i jej koledzy z Harvardu i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara zbadali ten mechanizm w kolumbinach i przedstawili swoje odkrycia w postępowaniu Royal Society B. Przez dziesięciolecia naukowcy uważali, że różnice w długości ostrogi nektaru wynikają z liczby komórek w ostrodze nektaru. Ale kiedy naukowcy policzyli liczbę komórek i obliczyli powierzchnię i stopień wydłużenia każdej komórki - co wymagało ponad 13 000 pomiarów dla kilku gatunków - stwierdzili, że założenia były błędne. Prawie całą różnicę w długości ostrogi można przypisać długości komórek.
U każdego gatunku podział komórek w ostrodze nektaru ustaje, gdy ostroga ma około 5 milimetrów długości. Następnie ostrogi zaczynają się wydłużać, a to, ile dni spędzają na rozwoju, określa ostateczną długość ostrogi.
„Teraz, gdy rozumiemy prawdziwą podstawę rozwojową pierwszego pojawienia się i dywersyfikacji ostrogów, możemy bardziej świadomie zgadywać, jakie geny przyczyniły się do tego procesu”, mówi współautorka badań Elana Kramer. Dalsze badania powinny dać naukowcom wgląd w podstawy genetyczne promieniowania tego rodzaju.
Sprawdź całą kolekcję zdjęć tygodnia zaskakujących nauk i uzyskaj więcej wiadomości naukowych od Smithsonian na naszej stronie na Facebooku.
