طراحی پیچیده دام جنسی استاد تغییر چهره

توانایی نوعی گل برای تقلید از ویژگی‌های جنسی جذاب گرده‌افشان‌ها به‌منظور جذب آن‌ها به سوی شهد خود مدت‌ها است دانشمندان را مجذوب خود کرده است.

گل‌ها نمی‌توانند عینک و کلاه‌گیس بخرند تا تغییر قیافه بدهند، بنابراین، اینکه چگونه آن‌ها با استفاده از تنها جعبه‌ابزاری که در اختیار دارند یعنی دی‌ان‌ای، چنین فریبکاری‌های قانع‌کننده‌ای را انجام می‌دهند، گیج‌کننده است.

درزمینه‌ی تقلید از حشرات، ارکیده‌ها مشهورترین گل‌ها هستند و می‌توانند برای حشره بی‌اطلاعی که از گلبرگ‌های آن‌ها بازدید می‌کند، ظاهر و بوی مقاومت‌ناپذیری داشته باشند و با این کار حشره پر از گرده ارکیده می‌شود و به ناچار آن را به گل‌های دیگر منتقل می‌کند.

به‌گزارش ساینس آلرت، ارکیده‌ها ویژگی مذکور را مدت‌ها پیش تکامل داده‌اند و این رویکرد چنان موفقیتی داشته است که تمام دیگر اعضای فاقد این ویژگی، از مدت‌ها پیش از بین رفته‌اند. به همین دلیل، دانشمندان گل مینای گورتریا دیفیوسا (Gorteria diffusa) آفریقای جنوبی را بررسی کردند؛ گیاهی که تقلید جنسی آن اخیرا در تاریخ تکاملی ظاهر شده است و تمام اعضای این گونه این ویژگی را ندارند.

گلبرگ‌های گل گورتریا دیفیوسا از زرد کم‌رنگ تا نارنجی رنگ متغیر است و برخی از آن‌ها دارای خال‌هایی هستند که دایره‌ای را در اطراف مرکز گل تشکیل می‌دهند. ظاهر این گل‌ها بسیار متنوع است و در برخی از آن‌ها خال‌ها به برجستگی‌های سبز و سیاهی تبدیل شده است که به‌نظر یک مگس، دقیقا شبیه جفت ماده است که به‌طور فریبنده‌ای روی گلبرگ‌ها منتظر است.

پژوهشگران اخیرا سعی کرده‌اند ترتیب تکامل ویژگی‌های مختلف و رسیدن به چنین فریب قابل‌باوری را تعیین کنند و دریافته‌اند که ابتدا رنگ، سپس تثبیت موقعیت تصادفی و پس از آن بافت تکامل یافته است.

پژوهش جدید به سرپرستی رومن کلنبرگر، زیست‌شناس تکاملی دانشگاه کمبریج بررسی می‌کند که چگونه سه دسته از ژن‌ها که زمانی با جذاب بودن برای مگس‌ها ارتباطی نداشتند، به بخشی از استراتژی جذب‌کننده گیاه تبدیل شده‌اند. بورلی گلاور، دانشمند زیست‌شناسی گیاهی و نویسنده ارشد مطالعه از دانشگاه کمبریج می‌گوید: «این گل مینا، ژن جدید «مگس بساز» را تکامل نداده است. ژن‌هایی که قبلا در بخش‌های مختلف گیاه وظایف دیگری را برعهده داشتند، با هم همکاری می‌کنند تا نقطه‌ی پیچیده‌ای را روی گلبرگ‌ها ایجاد کنند که مگس‌های نر را فریب می‌دهد.»

یکی از ژن‌ها به جابه‌جایی آهن در گیاه کمک می‌کند، دیگری موجب رشد تارهای ریشه می‌شود و سومی زمان تشکیل گل‌ها را کنترل می‌کند. ژن‌های حرکت‌دهنده آهن نقاطی را ایجاد می‌کنند که گرده‌افشان‌ها را برای دریافت پاداش شهد به مرکز گل هدایت می‌کند. این استراتژی گرده‌افشانی، استراتژی آزموده‌شده‌ای است که گل‌ها مدت‌ها پیش از تقلید جنسی بر آن متکی بودند.

ترکیب رنگیزه‌های حاصل (کاروتنوئیدها که رنگ زرد مایل به نارنجی ایجاد می‌کنند و رنگ آبی‌بنفش تیره آنتوسیانین‌ها) رنگ سیاه سبزآبی را تولید می‌کند که مانند رنگ پوشش مگس‌ها به‌نظر می‌رسد.

مجموعه‌ای از ژن‌هایی که معمولا در محدود کردن تولید گل نقش دارند، بعدا به‌عنوان کلید روشن خاموشی برای نقاط هدایت‌کننده به سمت شهد تغییر کاربرد داده شدند و موجب پیدایش مگس‌های کاذب در محل‌های ظاهرا تصادفی روی گلبرگ‌ها شدند.

اگر استراتژی جذب گرده‌افشان‌ها، نشان دادن محل شهد گل باشد، پس حلقه‌ی واضحی از نقاط مانند تابلویی عمل می‌کند که محل فرود آمدن را نشان می‌دهد. اما وقتی استراتژی تقلید جنسی باشد، به‌نظر می‌رسد که هرچه کمتر باشد، برای مگس‌ها بهتر است.

توالی ژنی که معمولا در تولید تارهای ریشه‌ گیاه دخیل است، مسئول واقعی جلوه دادن فریب است و موحب ایجاد شکل و بافت سه‌بعدی خال‌های مگس‌مانند روی گلبرگ می‌شود. محصول این ژن پروتئینی به نام EXPA است که دیواره‌های سلولی سخت گیاه را سست می‌کند و موجب اتساع بازگشت‌ناپذیر سلول می‌شود. این پروتئین در گلبرگ، باعث گسترش موهای موجود می‌شود و به آن بافتی سطحی می‌دهد. پژوهشگران دریافتند که ژن مذکور در برگ‌های و گلچه‌های بدون خال عمل نمی‌کرد، اما در ریشه‌های درحال رشد به طور متوسط و در گل‌های خال‌دار به شدت بیان می‌شد.

پژوهشگران همچنین می‌دانند که ژن تولیدکننده پروتئین EXPA در برجسته کردن چیزی که در غیر این صورت بیشتر شبیه ماکت مقوایی از مگس ماده است، نقش دارد، زیرا فقط در گلبرگ‌های متقاعدکننده‌ترین گل‌ها بیان می‌شود و حتی در میان این گل‌ها، بیان تقریبا به‌طور کامل در گلبرگ‌های بدون نقطه یا برآمدگی دیده نمی‌شود. کلنبرگر می‌گوید: «مگس‌های نر مدت طولانی را روی گل‌های با خال‌های ساده نمی‌مانند، اما به‌قدری مگس‌های کاذب را باور می‌کنند که زمان بیشتری را صرف تلاش برای جفت‌گیری می‌کنند و گرده بیشتری را به گل منتقل می‌کنند و به گرده‌افشانی آن کمک می‌کنند.»

به‌نظر می‌رسد همکاری سه مجموعه ژن موجود، میان‌بُر تکاملی را برای این استادان تغییر قیافه ایجاد کرده است.