Ботаники реконструировали эволюционную историю Aeschynanthus acuminatus, растения из семейства геснериевых, которое встречается в материковой части Восточной Азии и на Тайване. В отличие от большинства своих сородичей, этот эсхинантус имеет короткие и широкие венчики цветков. Результаты работы опубликованы в журнале New Phytologist и показывают, что эволюция A. acuminatus не соответствует классической модели Гранта-Стеббинса.
Многие растения зависят от определенных животных-опылителей, что отражается на форме, окраске и запахе их цветков. Эсхинантусы, обитающие в Южной, Юго-Восточной и Восточной Азии, обычно опыляются птицами из семейства нектарниц (Nectariniidae). В ходе эволюции их цветки стали красными и обзавелись длинными узкими венчиками, так как длинные клювы нектарниц позволяют добраться до нектара, в отличие от других потенциальных опылителей. Однако среди примерно 160 видов эсхинантусов A. acuminatus выделяется своей необычной морфологией. Цветки этого растения желтовато-зеленые, а венчики намного шире и короче, чем у большинства родственников.
Команду ученых возглавил Жин-И Лу (Jing-Yi Lu) из Чикагского университета. Исследователи предположили, что предок A. acuminatus обитал на материке и опылялся нектарницами. Позже часть популяции расселилась на Тайвань, где эти птицы отсутствуют. Здесь растение начало сотрудничать с местными птицами с короткими клювами и менее специализированными видами. Венчики стали короче и шире, чтобы новые опылители могли добраться до нектара. Так сформировался современный вид. По модели Гранта-Стеббинса, при расселении на новую территорию растение адаптируется к местным опылителям и со временем выделяется в отдельный вид.
Для проверки гипотезы Лу и коллеги проанализировали ткани 172 экземпляров A. acuminatus из 44 популяций: 20 тайваньских и 24 материковых. В анализ также включили близкие виды: A. bracteatus, A. superbus, A. wardii, A. hookeri и A. jouyi.
Построенное эволюционное древо показало, что вид возник на материке, а на Тайвань проникла лишь одна эволюционная линия. Таким образом, необычные черты строения венчиков сформировались на материке, даже в присутствии традиционных опылителей — нектарниц.
Ученые провели прямые наблюдения и использовали автоматические камеры на пяти участках материковой Азии (Южный Вьетнам, провинции Юньнань и Фуцзянь) и шести участках на Тайване. Данные сопоставили с предыдущими исследованиями опылителей A. acuminatus на Тайване.
Результаты показали, что в разных частях ареала растение посещают различные виды животных. В Южном Вьетнаме цветки опыляли нектарницы, неспециализированные воробьинообразные птицы и мелкие древесные грызуны. В Юньнане отмечались только нектарницы, а в Фуцзяне и на Тайване — лишь неспециализированные птицы.
В финальной части исследования специалисты измерили венчики и другие параметры цветков 23 популяций. Выяснилось, что экземпляры из Южного Вьетнама имеют более длинные венчики, узкие отверстия и более длинные цветоножки. В популяциях, опыляемых либо только неспециализированными воробьиными, либо только нектарницами, характеристики цветка практически не различались, за исключением длины венчика, которая у первых была короче.
Вывод исследования указывает, что эволюция A. acuminatus не соответствует модели Гранта-Стеббинса. Широкие и укороченные венчики сформировались на материке в присутствии нектарниц, а не как адаптация к Тайваню. Причины перехода к опылению разнообразными птицами и грызунами остаются неясными. Лу и коллеги предполагают, что на материке произошло сокращение численности нектарниц, и предкам A. acuminatus пришлось расширить набор опылителей, что привело к изменению формы цветка. Позже численность нектарниц восстановилась, но новый вид уже успел обособиться и широко расселился.