Эколог Томас Гивниш со своей командой исследователей Университета Мэдисон благодаря масштабному исследованию выяснили причины, которые способствовали появлению такого удивительного видового разнообразия орхидей. К сведению, в природе насчитывается свыше 25 тысяч различных видов, за счет чего представители семейства орхидных в общем царстве флоры занимают главное место, составляя при этом порядка 8% от всех разновидностей сосудистых растений. Многие биологи предлагали различные объяснения такому разнообразию орхидей, но не все они отличались правдоподобностью.
С помощью инновационных методов секвенирования команда Мэдисона сравнила у ряда орхидей гены хлоропластов, так как ДНК последних подвергается изменению дольше, чем ДНК ядра. В общей сложности для анализа были отобраны 75 генов, для чего были отобраны 35 видов представителей орхидных, входящих в различные группы семейства; также в исследованиях участвовали 96 видов цветковых растений — близких родственников орхидей. Обладая данными о возрасте 17 видов цветущих растений, включая и известные до настоящего времени орхидеи, исследователи смогли составить эволюционное древо орхидных, что позволило, в том числе, рассчитать скорость формирования новых видов.
Отсчет команда исследователей начала со времени появления первых орхидей — примерно 112 миллионов лет тому назад, делить же эти растения на основные группы стали 90 миллионов лет назад. Еще спустя примерно 25 миллионов лет у орхидей случился прорыв в развитии: пыльца цветов стала трансформироваться в плотный липкий шар, покрытый оболочкой — поллиний, позволяющий сохранять всю пыльцу для опыления другого растения. Именно благодаря своей липкости поллиний хорошо прикреплялся к телу насекомого-опылителя, тем самым способствуя появлению новых разновидностей. Наблюдения показали, что у растений, образующих поллиний, на 5.1% быстрее появляются новые виды, чем у тех, что имеют обычную, ни чем не связанную пыльцу.
Позже, 35 миллионов лет назад, некоторые орхидеи предпочли вести эпифитный образ жизни, цепляясь корнями за стволы деревьев. Как результат — увеличение скорости видообразования у эпифитов на 8.8%. Так как воздушные корни при таком способе существования испытывали недостаток влаги, орхидеи перешли на САМ-фотосинтез (кислотный метаболизм толстянковых), позволяющий растению экономно расходовать воду, которую флора получает из тумана и осадков. При этом скорость образования новых видов возросла еще на 20.3%. И все же наиболее ощутимый рывок в области видообразования осуществили лесные орхидеи, которые перебрались из низин на высокогорье Новой Гвинеи и Анд — на 24.9%. По мнению Томаса Гивниш, растения, «карабкающиеся» в горы практически не отличаются от тех, что «лазают» по деревьям, поэтому среди «альпинистов» также подавляющее число эпифитов.
Ожидается, что в дальнейшем биологи рассмотрят также более информативные гены ДНК ядра для уточнения взаимосвязи различных видов орхидей. Кстати, один геном — орхидеи Фаленопсис Всадник (Phalaenopsis equestris) — уже был опубликован генетиками Университета штата Нью-Йорк в ноябре прошлого года.
