otrzymany 26 marca 2003

Mam pytanie związane z koewolucją roślin kwiatowych i zapylających je owadów.
Dlaczego po powstaniu "wzajemnie lojalnego" układu, w którym owady zapylają rośliny, z czasem dobór działający na kwiaty nie zaczął faworyzować "zdrady" polegającej na zaprzestaniu dokarmiania owadów nektarem(utrata miodników). Roślina nieprodukująca nektaru powinna mieć przewagę (a na pewno nie mieć się gorzej) nad "lojalnymi" konkurentami gdyż, samemu nie trwoniąc energii i surowców, wabi zapylaczy równie dobrze (przy założeniu, że pozostałe elementy okwiatu - kształt, barwa, zapach - pozostaną bez zmian). Oczywiście, z czasem doprowadziłoby to do przetrzebienia wyzyskiwanych owadów (lub pojawienia się u nich zdolności do odróżniania oszustów), lecz przecież dobór jest "ślepy" i nie potrafiąc przewidywać, promuje korzyści doraźne. Poza tym, dany gatunek rośliny najczęściej jest obsługiwany przez wiele gatunków owadów i vice versa - jeden gatunek zapylacza żeruje na wielu gatunkach kwiatów, przez co "wyzysk" nie miałby zbyt surowych konsekwencji dla owadów, jak i ewentualna utrata jednego z partnerów nie oznaczałaby zagłady dla nieuczciwych roślin.
Liczę na szybka odpowiedz. Z góry dziękuje.

Nasza odpowiedź:

Między owadami a zapylanymi roślinami istotnie zachodzi konflikt interesów, który może prowadzić do "nieuczciwości" - np. owady zjadają pyłek, albo wgryzają się do nektaru na skróty, omijając pylniki.
Rośliny także mogą oszukiwać owady - np. większość storczyków nie daje zapylaczom zastrzyku energii w postaci nektaru, lecz tylko złudną namiastkę seksu (kwiaty przypominają samice owadów; samce próbują z nimi kopulować, a przy okazji roznoszą pyłek i zapylają orchidee). Niektóre rośliny wytwarzają fałszywe miodniki lub pylniki, albo wydzielają słodkawy zapach, nie oferując jednak słodkiego nektaru. Największym (dosłownie) oszustem jest raflezja: największy kwiat na świecie udaje wyglądem i zapachem gnijące mięso i w ten sposób nabiera padlinożerne owady (bo oczywiście jest bezmięsny). Zdarza się też mimikra (kwiaty podszywają się pod rośliny hojniejsze dla zapylaczy). Tak więc przyroda pełna jest przykładów "zdrady roślin" wobec owadów.

Jednak, jak w przypadku wszelkich oszustw, na dłuższą metę warunkiem trwania układu jest istnienie uczciwych graczy. Nie może istnieć społeczeństwo samych złodziei (ktoś musi wytwarzać dobra, które można ukraść); opłaca się podrabiać pieniądze tylko dlatego, że w obiegu większość stanowią prawdziwe, którym ludzie ufają itp. Innymi słowy, raflezja mogła przetrwać tylko dlatego, że w dżungli więcej jest padłych zwierząt niż jej kwiatów. Storczyki prosperują dlatego, że istnieją prawdziwe samice owadów, umożliwiające przetrwanie gatunku, którego samce mają określone preferencje co do kształtu i zapachu samicy.

Trzeba tu też rozróżnić między sytuacją, w której roślina-oszustka naśladuje coś niezbywalnie potrzebnego owadowi (np. jego samicę; gdyby owad - mutant - przestał reagować na dane feromony czy sygnały wizualne, jego geny zostaną wyeliminowane) a arbitralnymi skojarzeniami między reklamą a towarem (kwiatem a nektarem). W pierwszym przypadku owad nie ma wielkiego wyboru ewolucyjnego - ignorowanie samicy czy podstawowego pokarmu (słodkich wydzielin roślinnych czy też padliny) byłoby dlań samobójcze. Dlatego rośliny mogą oszukiwać odwołując się do tych wabików dość bezkarnie. Jeśli jednak określona barwa, kształt czy zapach kwiatów nie naśladuje czegoś obiektywnie niezbędnego, a jedynie jest sygnałem, który owad musi skojarzyć z pożywnym pokarmem, sprawy wyglądają inaczej.
Pszczoła nie będzie uparcie odwiedzać jakiegoś charakterystycznego typu kwiatów bez nektaru tylko dlatego, że kiedyś przed laty podobne oferowały coś słodkiego. Robotnice pszczół uczą się przez warunkowanie, które kwiaty warto odwiedzać i potem przez kilka kolejnych lotów już się kierują własnymi doświadczeniami, a nie jakąś "pamięcią gatunku". Oszust zostałby zdemaskowany bardzo szybko; pszczoły nie są sztywno zaprogramowane genetycznie na konkretne rośliny, lecz na bieżąco uczą się, które kwiaty dają im najwięcej pożytku Eliminacja oszustów - choć wolniej - zachodziłaby zresztą także, gdyby preferencje do określonych arbitralnych sygnałów były dziedziczne, a nie wyuczone.

Gdyby u gatunku A (dajmy na to, o biało-żółtych kwiatach określonego kształtu) pojawił się mutant B niewytwarzający nektaru, to póki byłby nieliczny, odnosiłby korzyści (oszczędzałby energię na produkcji nektaru, i mógłby np. wytworzyć więcej pyłku). Zatem jego udział w populacji powinien wzrastać. Ale wówczas owady chętnie odwiedzające kwiaty B ponosiłyby straty i gorzej się rozmnażały (niewynagrodzone wysokokalorycznym nektarem przeloty z bagażem pyłku kwiatów-oszustów są energetycznie kosztowne i na dłuższa metę nie do utrzymania). Tak więc szybko przewagę zyskają owady omijające kwiaty B (a jeśli podobieństwo byłoby idealne, także kwiaty A), a skupiające się np. na kwiatach niebieskich czy ultrafioletowych.
Oznacza to, że albo gatunek A razem z B wypadnie z gry, albo na "uczciwe" kwiaty A zadziała selekcja w kierunku wytworzenia odmiennego sygnału ogłaszającego owadom "tu NAPRAWDĘ jest nektar", i zostanie wyeliminowany oszust B (bo owady nauczą się go wybiórczo omijać), albo ustali się stabilny polimorfizm z niewielkim udziałem B. Zauważmy, że jeśli oszust (B) podszywa się pod inny gatunek kwiatów (A), a jest nieliczny (z powodów jw.), to ryzykuje, że jego (B) pyłek trafi w większości na niewłaściwe słupki (A). Tak więc dla oszusta cały zysk z owadopylności w porównaniu z wiatropylnością (selektywne dostarczanie pyłku na kwiaty własnego gatunku) drastycznie maleje, a koszta (wytworzenie atrakcyjnego okwiatu, rozsiewanie zapachu) pozostają wysokie w porównaniu z wiatropylnością. Dlatego - chociaż takie oszukańcze mutanty muszą się co jakiś czas pojawiać - nie są w stanie trwale i całkowicie uzyskać przewagi nad uczciwymi nektarodawcami.