昆虫にしか見えない花の色は受粉を確実にするという研究が発見した

花の花びらにはさまざまな物質が含まれており、昆虫が花粉を探すように導く「ブルズアイ」効果を生み出します。これは、クレムソン大学理学部の生物科学助教授であるマシュー・H・コスキが率いる研究によって説明されました。この研究は、気候変動を含む環境上の理由に対応し、花の生存を脅かす可能性のある花の化学修飾に光を当てています。

研究チームは、バラ科に属する、銀草としても知られる明るい黄色の花を持つ植物であるアルゼンチンアンセリーナを研究しました。研究者たちは、紫外線スペクトルでしか見えない花びらの色素が、植物の可塑性、つまり変化する環境に迅速に対応する能力に不可欠な役割を果たす方法を学ぼうとしました。ジャーナルEvolutionに掲載されたこの研究には、クレムソン・リンゼイ・M・フィネル、エリザベス・レナード、ニシャンス・タライルの研究者も含まれていました。

一方で、彼らは米国のコロラド州南西部のさまざまな標高でのシルバーグラスの成長を研究し、植物の花びらに含まれるさまざまな紫外線吸収化学物質の機能と、これらの化学物質が受粉と生殖を助けるためにどのように機能するかをよりよく理解しました。コスキ教授は、「人間は花びらの紫外線パターンを見ることはできないが、花粉媒介者の多くは見ることができる」と説明した。

「私はいつも、花の色の変化がどのように生じ、どのように進化し、どのような要因がその変化の進化を促進しているかに魅了されてきました」とコスキは言いました。そのため、花と頻繁に相互作用する生物と比べて、私たちがどのように色を認識するかを考えることに興味がありました。」

たとえば、受粉する昆虫は紫外線スペクトルで見るため、紫外線の波長を反射または吸収する花は、人間に見ることのできないさまざまな色の知覚を花粉媒介者に与えます。コスキ氏は、「これらの紫外線信号が受粉に関して機能的に何をしているのかを発見する」ことに魅了されていると語った。

また、花びらの根元に紫外線吸収化学物質が集中している植物は広く、花びらの先端には紫外線を反射する化学物質が多く含まれています。これにより、昆虫が花粉を探す際の指針となる、全体的な「ブルズアイ」効果が生まれます。

チームは、植物がさまざまな環境で生き残るためにどのように適応するかを掘り下げたいと考えていました。そのため、標高1,000メートルで、紫外線を遮断または吸収するさまざまな量の化学物質を生成することで、花が環境に適応することを発見しました。

「標高が高いと、標高の低い個体群と比較して、花びらには常に紫外線吸収化合物が多く存在するか、紫外線吸収の空間領域が大きくなります」 と彼は言いました。したがって、研究者らは、これはコスキが異なる環境条件下で同じ生物に異なる形質として定義した植物の可塑性を実証していると述べた。これは、生物が変化から生き残るためにどのように適応するかを理解する上で重要なステップです。

コスキにとって、可塑性について重要なことは、「気候変動と地球変動について考えるとき、可塑性は、自然人が気候変動に非常に迅速に対応し、その気候に留まるメカニズムである」ということです。

一方、時間の経過とともに遺伝暗号が変化する進化の過程は、「環境の変化に可塑的に」反応して、よりゆっくりと進行すると考えられているが、彼は言った。

「この研究では、環境状況に対するプラスチックの反応が適応性があるかどうかという疑問が提起されました」と教授は述べ、「この研究では、UV色素沈着の塑性変化が植物、特に高地の植物に利益をもたらすことがわかりました。花びらに紫外線を吸収することで、花粉の生存率が高まりました。」

この研究は、生物が環境の変化にどのように反応するかを科学者がよりよく理解し、地球規模の気候変動などの急速な環境変化に耐えることができるかどうか、またどれだけうまく生き残ることができるかを予測するのに役立ちます。

また、農業にとっても重要です。銀草で機能する同じ紫外線に敏感な顔料の一部は、マスタードやヒマワリなどの換金作物にも含まれているためです。「紫外線や温度などの非生物的要因がこれらの形質の表現を変えているかどうか、それが花粉交配者が花を見る方法にどのように影響するか、作物収量と種子生産の観点からどのように変化するかを考えるのは興味深いことです」とコスキ氏は述べています。

チームの研究は、特定の種類の花粉交配者を植物に引き付けようとする家庭菜園家にとっても重要かもしれません。「人々が考えていることの1つは、花粉交配者に優しい庭など、さまざまな種類の花粉交配者を引き付けるために、さまざまな色や形態のさまざまな花を植えることだと思います」とコスキ氏は言います。

彼は次のように結論付けました。「考えるべきことは、花粉交配者がどのような色を認識し、それが季節によってどのように変化するかについての詳細をすべて知らないことが多いということです。物事が私たちに非常に似ているように見えるからといって、花粉交配者にとってそれほど多様ではないという意味ではなく、私たちが期待する別の花粉交配者を引き付ける可能性もあります。」

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