Гийсберт Вернер, научный сотрудник, и Стюарт Уэст, профессор эволюционной биологии, оба на кафедре зоологии, объясняют процесс кооперации растений в связи с их новым исследованием, опубликованным в PNAS, которое проливает свет на то, почему кооперация разрыв отношений.
Незаметно для большинства из нас почти все растения взаимодействуют под землей с полезными почвенными микробами. Одним из наиболее важных таких партнерств является взаимодействие между корнями растений и типом почвенных грибов, называемых арбускулярными микоризными грибами.
Грибы образуют сеть в почве и обеспечивают растение почвенными минералами, такими как фосфор и азот. Взамен грибы получают сахар от растения. Это сотрудничество между растениями и грибами имеет решающее значение для роста растений, в том числе многих сельскохозяйственных культур. Растения иногда даже получают до 90% фосфора из этих почвенных грибов.
В сотрудничестве с группой международных исследователей мы решили лучше понять сотрудничество растений. Мы хотели узнать, почему одни отношения растений с почвенными грибами процветают, а другие разрушаются.
Это включало анализ большой базы данных о взаимодействии растений и грибов, содержащей тысячи видов, и использование компьютерных моделей для реконструкции эволюционной истории партнерства. Мы обнаружили, что, несмотря на успешное сотрудничество на протяжении более 350 миллионов лет, партнерские отношения между растениями и почвенными грибами могут полностью разрушиться.
Как только мы узнали, что сотрудничество между растениями и грибами может потерпеть неудачу, мы захотели понять, как и почему эти отношения разрушаются. Мы обнаружили, что в большинстве случаев растения заменяли грибы другим партнером, выполняющим ту же работу, либо другими грибами, либо бактериями. В других случаях растения развили совершенно иной способ получения необходимых минералов - например, они стали плотоядными растениями, которые ловят и поедают насекомых.
Наше исследование показывает, что, несмотря на большие потенциальные преимущества отношений, сотрудничество между растениями и грибами прекращалось примерно 25 раз. Это просто безумие, что такое важное и древнее сотрудничество так много раз прекращалось. Так почему же это произошло?
Одним из объяснений является то, что в некоторых средах другие партнеры или стратегии являются более эффективными источниками азота или фосфора, что приводит к разрушению ранее успешного сотрудничества между растениями и грибами.
Например, плотоядные растения часто встречаются на болотах, очень бедных питательными веществами. Даже древний полезный гриб, специализирующийся на эффективной доставке питательных веществ растениям-партнерам, просто не может справиться с этой задачей. Итак, у растений появился другой способ получать питательные вещества: ловить насекомых.
Следующим шагом будет выяснить, в каких условиях встречаются различные стратегии питания? Где на нашей планете растения хранят свои оригинальные грибы? Куда они идут за другим раствором, чтобы получить свои питательные вещества? Другая работа сосредоточена на возможности того, что некоторые грибы эволюционируют, чтобы стать «мошенниками», извлекая выгоду из партнерства, но больше не внося в него вклад и в конечном итоге приводя к его распаду.