设置
  • 日夜间
    随系统
    浅色
    深色
  • 主题色

它们给别的物种造了一批“假老婆”,只为了自己更好地繁殖

环球科学 2023/5/12 20:53:12 责编:梦泽

一只雄蝇落在雏菊模拟出的假雌蝇旁边(图片来源:Roman Kellenberger/ University of Cambridge)

在勾心斗角的自然界生存从来就不是什么容易的事 —— 对一只一心寻找繁殖机会的苍蝇来说尤其如此。想象一下,当你飞越花丛,恰好看到了一位心仪的异性,一心想要与它共度美好时光。但一阵努力之后,对方却没有任何回应 —— 不得不承认,你被骗了,还帮别人打了白工。

撰文 | 二七

审校 | Clefable

这就是南非雏菊 Gorteria diffusa 与为它授粉的“苍蝇”Megapalpus capensis 之间发生的故事:这种雏菊的花瓣上长出了深色的斑点,当雄蝇以为这些斑点是雌蝇并飞来交配时,雏菊就实现了自己的目标:传粉。

植物的惯用伎俩

对于生长在南非纳马夸兰(Namaqualand)的许多植物来说,繁殖都是个争分夺秒的过程。这里属于半沙漠环境,雨季非常短暂。在短暂的几场大雨之间,雏菊需要完成开花、授粉和结出种子这一系列工作。作为授粉的主力,这群“苍蝇”便成了雨季的“抢手资源”。

准确来说,故事的主人公之一 M. capensis 并不是苍蝇,它属于双翅目蜂虻科,有时会被称为“蜂虻蝇”(bombyliid fly)。起初,这些雏菊和许多虫媒花朵一样,提供花蜜和香味来吸引昆虫。然而,一些雏菊采取了另一种策略 —— 为雄蝇模拟出一位“假老婆”,骗它们前来交配,从而达到自己授粉的目的。

这样模拟成雌性、欺骗雄性授粉的行为并不少见,不过大多集中在兰科植物中。例如,澳大利亚的锤兰(Drakaea glyptodon)就是个中翘楚。为锤兰授粉的锯蝇有一种特殊的交配习惯:交配前,雌性锯蝇会先爬到草尖上,雄性锯蝇会过来抱住雌蝇,一起飞到空中交配。

锤兰恰好利用了锯蝇的这种习惯。在雄蝇看来,锤兰长得就像一只趴在草尖等待交配的雌蝇 —— 这只“雌蝇”甚至也会释放类似的信息素。但当雄性锯蝇抱住了这位潜在配偶后,它当然不会跟着雄蝇一起飞到空中,雄蝇就会不断尝试起飞。在这个过程中,雄蝇的背部会撞到锤兰的花粉,让花粉牢牢黏在它的后背上。等到可怜的雄蝇终于放弃,转身奔向下一朵锤兰模拟出的雌蝇时,锤兰就完成了自己的繁殖大业。

锤兰(图片来源:Mcyster / English Wikipedia, CC BY-SA 3.0)

这种雏菊是目前发现的少数兰科之外的“骗子”,尽管目前还没有证明它能利用类信息素引诱授粉昆虫,但对于雄性蜂虻蝇来说,仅仅是外表的模拟就足够有欺骗性了。

被骗的雄蝇

并非所有南非雏菊长得都一样,目前在这种雏菊中,已经发现了至少 15 种形态型。它们之间的主要区别在花瓣的斑点上。其中一些,在花瓣中央长有一整圈深色的斑点。而另外一些的斑点在花瓣上更加分散,没有形成完整的圆圈。

还有少数两三种,斑点的形态格外精巧:花瓣上零散分散分布着深色的斑点,斑点拱起圆润的弧度,上面还长有绒毛一样的凸起,甚至连身体和翅的光泽都模拟了出来。而这些设计精巧的花朵形态,正是欺骗授粉者的主力。即使对于(戴眼镜的)人类来说可能还有些差别,但在雄蝇看来,这完全是一位无法拒绝的交配对象。

2010 年,两位南非的研究者深入观察了这些雏菊是如何欺骗雄蝇的。他们发现,雄蝇在不同形态型的雏菊上会呈现不同的行为。对于那些模拟得不够像的雏菊,雄蝇只会活跃地取食花蜜和花粉,或是短暂地落在花瓣斑点上,检查这是什么。

只有那些真正模拟出假雌蝇的雏菊,可以骗雄蝇前来交配:雄蝇会抖动腹部、在斑点上来回旋转,还会在一朵花上的几个斑点之间来回徘徊。统计显示,在造访这些花朵的雄蝇中,高达 75% 的雄蝇都会尝试与斑点交配。而这几种形态型也的确吸引了更多雄蝇,获得了更多的传粉机会。

好在对于其它形态型的雏菊来说,即使无法凭借模拟吸引到雌蝇,它们还是可以依靠花蜜吸引传粉者到访,用食物换得自己繁殖的机会

雄蝇(上)和雌蝇(下)在不同形态型的花朵上取食(浅灰色)、观察(灰色)和交配(黑色)的比例。在模拟得较像的两种形态型(buffels 和 spring)中,雄蝇出现了交配行为。(图片来源:A. G. Ellis & Steven D. Johnson, 2010)

三组基因

南非雏菊这样精妙的设计不仅令人赞叹,还令人很是困惑:这样的模拟堪称完美,如果想要实现如此复杂的结构,一定会涉及大量的基因突变,因此需要很长时间才能演化出来。

而最近发表于《当代生物学》(Current Biology)的一项研究发现,这些雏菊只用了不到 200 万年,就演化出了这样的形态。如此快的速度是因为它们采用了一种高效技巧:它们没有等待新的突变出现,而是完美结合了已有的三组基因,让它们以新的方式汇集在花瓣中,就构建出了这样的“假苍蝇”。

“它们做了一些更聪明的事情:将现有的基因汇集在一起”,英国剑桥大学生物化学系的 Beverley Glover 这样说道。这种现象被称为共择(co-option), 指的是基因及其产物在演化过程中产生新的功能,进而替代原有功能的过程。

研究者发现,在这种雏菊设计出“雌蝇”的时候,一共用到了三组已有的基因。第一种能控制铁离子迁移,可以调节花瓣的颜色,使斑点呈现出类似雌蝇的绿色到黑色渐变;第二种基因与根毛有关,可以使斑点表面长出毛茸茸的凸起,让雄蝇“摸起来”更有质感;第三组基因可以控制开花时间,它能够使斑点出现在明显随机的位置,而不是围成一圈整齐的环形。

雏菊模拟出的“雌蝇”同样呈深绿色,还有着类似的光泽(图片来源:University of Cambridge)

根据不同形态型的基因组,研究者得以构建谱系,计算这些性状的演化顺序。研究者推测,这些雏菊首先演化出了斑点的深绿色,然后是随机定位,最后才是斑点表面的凸起。雏菊可能先通过颜色和排列吸引了雄蝇的注意力 —— 相比雌性,雄性的传粉效率更高,最后,酷似雌蝇的触感诱导了雄蝇假交配的动作,从而直接利用交配过程授粉。

试想一下,当一只雄蝇发现一朵这样的花,美丽的外貌与毛茸茸触感更确定了它的欲望。随着动作,花粉落到了雄蝇身上,而它眼中的“雌蝇”却始终没有回应。直到雄蝇沮丧地放弃,继续寻找下一位老婆 —— 它很可能再次找到一朵假老婆 —— 此时,它自己的繁殖进展可能为零,但雏菊把握住了这个宝贵的雨季

想起了一位沉迷纸片人的朋友……

参考链接:

  • https://www.journals.uchicago.edu/doi/full/10.1086/656487

  • https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00270-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982223002701%3Fshowall%3Dtrue#

  • https://www.eurekalert.org/news-releases/983125

  • https://www.science.org/doi/10.1126/science.329.5999.1581-d

本文来自微信公众号:环球科学 (ID:huanqiukexue)

广告声明:文内含有的对外跳转链接(包括不限于超链接、二维码、口令等形式),用于传递更多信息,节省甄选时间,结果仅供参考,IT之家所有文章均包含本声明。

相关文章

关键词:植物雄蝇

软媒旗下网站: IT之家 最会买 - 返利返现优惠券 iPhone之家 Win7之家 Win10之家 Win11之家

软媒旗下软件: 软媒手机APP应用 魔方 最会买 要知