Wetenschap
Het volgen van de evolutie van varens is een verrassend zoete verdedigingsstrategie
Planten en de dieren die ze eten zijn op fascinerende manieren samen geëvolueerd, waardoor een dynamisch samenspel van overlevingsstrategieën is ontstaan. Veel planten hebben fysieke en chemische verdedigingsmechanismen ontwikkeld om herbivoren af te weren. Een bekende strategie bij bloeiende planten is het produceren van nectar om 'mierenlijfwachten' aan te trekken. Recent onderzoek onderzoekt de evolutie van dezelfde verdedigingsstrategie bij varens.
Jacob Suissa, assistent-professor aan de Universiteit van Tennessee Knoxville, leidde het onderzoek in samenwerking met de varenexpert van het Boyce Thompson Institute, Fay-Wei Li, en de mierenexpert van Cornell University, Corrie Moreau.
De studie, onlangs gepubliceerd in Nature Communications , onthulde dat varens en bloeiende planten onafhankelijk van elkaar nectariën ontwikkelden, gespecialiseerde structuren die suikerachtige beloningen afscheiden om lijfwachten van mieren aan te trekken, rond dezelfde tijd in het Krijt. Deze bevinding is veelbetekenend omdat het suggereert dat een soortgelijke evolutionaire dynamiek de ontwikkeling van de mutualismen tussen mieren en planten heeft gevormd in deze twee uiteenlopende lijnen, die meer dan 400 miljoen jaar van elkaar gescheiden zijn.
"Ons onderzoek belicht een fascinerend voorbeeld van convergente evolutie, waarbij varens en bloeiende planten onafhankelijk van elkaar vergelijkbare strategieën ontwikkelden om zichzelf te verdedigen tegen predatie door mierenverdedigers te rekruteren met nectariën", zegt Suissa.
Door fylogenetische gegevens en vergelijkende analyses te integreren ontdekte het onderzoeksteam dat nectariën gelijktijdig afkomstig waren uit varens en angiospermen, maar varens ondervonden een aanzienlijke vertraging in de diversificatie vergeleken met hun bloeiende tegenhangers. Uit het onderzoek bleek ook dat varens mierenverdedigers waarschijnlijk secundair rekruteerden, waarbij ze gebruik maakten van reeds bestaande angiosperm-relaties toen ze overgingen van de bosbodem naar het bladerdak.
"De evolutionaire geschiedenis van varennectarën toont niet alleen de complexe relaties tussen planten en insecten aan - relaties die voorheen werden onderschat - maar onderstreept ook het vermogen van varens om zich aan te passen aan ecologische uitdagingen", legt Suissa uit.
Het onderzoek biedt nieuwe inzichten in de evolutionaire dynamiek die de interacties tussen planten en dieren vormgeeft. Door te begrijpen hoe varens en bloeiende planten onafhankelijk van elkaar vergelijkbare afweermechanismen ontwikkelden, kunnen wetenschappers de onderliggende principes die de biodiversiteit en het functioneren van ecosystemen beheersen beter begrijpen. Deze studie opent nieuwe wegen voor het onderzoeken van de evolutionaire geschiedenis van andere planteigenschappen en hun ecologische impact, waardoor het belang van mutualistische relaties in de natuurlijke wereld wordt versterkt.