蘭科與果蠅- 科學家發現植物與動物的獨特新關係
科學家首次觀察到食用真菌的蘭科向食用真菌的果蠅提供花朵,以換取授粉服務。這一發現是蘭科育種授粉的首個證據。這種獨特的植物與動物之間的新關係暗示著進化向互利共生過渡的趨勢。
眾所周知,蘭科植物會通過模仿食物來源、繁殖地甚至配偶來誘使傳粉昆蟲訪問花朵,但實際上並不提供任何回報。吃真菌、不進行光合作用的蘭花屬天竺葵也不例外:為了吸引果蠅(果蠅屬),植物通常會散發出一種氣味,就像它們通常以發酵水果或腐爛蘑菇為食一樣。
一隻果蠅幼蟲正在吞食地面上腐爛的花朵組織。資料來源:Suetsugu Kenji
果蠅被引誘到花叢中,被困在花叢中一小會兒,背上就會沾上花粉,然後把花粉傳給同種的其他植物。因此,這種欺騙性的關係只對一方有利。
神戶大學的植物生物學家Suetsugu Kenji 是研究這些蘭科的專家,他注意到該屬的某一物種Gastrodia foetida 的花瓣特別肥厚,授粉後幾天就會腐爛脫落。他決定對這些植物進行調查,尋找蘭科進行”苗圃授粉”的第一個實例,即植物為授粉者提供繁殖地點。
一隻果蠅在天麻花內產卵。圖片來源:Suetsugu Kenji
事實上,在發表於《生態學》(Ecology)雜誌的研究報告中,他發現果蠅經常把卵產在這種植物的花朵中,而且它們的幼蟲可以在這種環境中完全發育成成蠅。
Suetsugu說:”最引人入勝的一點是,與其俗稱的’水果’蠅相反,專門以蘑菇為食的果蠅(Drosophila bizonata)主要利用腐爛的天麻花(Gastrodia foetida)作為產卵場所。一種可能的解釋是,天麻是一種非光合蘭花,以真菌為食。這些非光合蘭科經常表現出與它們同化的真菌相似的化學性質,作為一種以蘑菇為食的植物,G. foetida 的味道很可能與蘑菇相似,這使它成為專食蘑菇的果蠅的主要目標。這一發現意義重大,因為它發現了一種新型的苗圃授粉系統,超越了該屬植物中常見的欺騙策略。
神戶大學的研究人員進一步解釋說,這種關係既不是強制性的,也不是特定的,也就是說,果蠅也會在真菌上產下發育完全的卵。因此,這一發現可能代表了從欺騙性關係向互利共生關係過渡的一個例子,這有兩個因素:一是植物的成本很低,因為授粉後不再需要花瓣;二是近緣的天麻科植物主要採用欺騙性策略,而不提供苗圃。
一朵瀕臨腐爛的天麻花。圖片來源:Suetsugu Kenji
Suetsugu 總結道:”蘭科有近30000 個品種,是世界上種類最繁多的植物群體。此外,它還有助於人們了解自然界中錯綜複雜的互利關係。對植物如何提供真正的益處而不僅僅是欺騙授粉者的理解,可能會影響對植物與動物相互作用及其進化動態的更廣泛研究”。