Felci e fiori corrompono gli utili difensori delle formiche con il nettare, ma le felci hanno sviluppato questa capacità molto più tardi: il nostro studio mostra il perché

Osserva attentamente una pianta nel tuo parco, nel tuo giardino o anche nella tua cucina e probabilmente noterai dei danni.Sia che un bruco abbia masticato parte di una foglia o che una cocciniglia stia succhiando la linfa, gli animali si nutrono costantemente di piante.

Naturalmente, gli erbivori, o la predazione delle piante, non sono l’ideale per la sopravvivenza di una pianta.Quindi le piante hanno sviluppato molti meccanismi di difesa diversi per inibire questa minaccia, comprese le armi fisiche e chimiche.Ad esempio, i cactus sono dotati di spine penetranti nella pelle.Erbe come menta, lavanda e rosmarino producono composti aromatici volatili che possono aiutare a scoraggiare gli erbivori.

Altre piante ricorrono alla corruzione delle guardie del corpo personali secernendo un nettare denso e dolce.

Il nettare è più comunemente associato ai fiori, dove viene utilizzato per invogliare api, uccelli o farfalle a spostare il polline da un fiore all'altro.Ma altre piante producono diversi tipi di ghiandole nettarifere chiamate nettari extraflorali.Le piante producono queste ghiandole per corrompere le formiche con una dolce ricompensa;in cambio le formiche difenderanno la pianta dagli insetti erbivori.

Studio biologia evolutiva delle piante, e recentemente ha lavorato con biologo delle felci Fay-Wei Li al Istituto Boyce Thompson e la Cornell University la biologa delle formiche Corrie Moreau esaminare l'evoluzione dei meccanismi di difesa dalla corruzione delle formiche nelle piante.

Abbiamo trovato qualcosa di sorprendente:quasi 130 milioni di anni fa, durante il periodo geologico Cretaceo, felci e piante da fiore ghiandole del nettare che corrompevano le formiche si sono evolute in modo indipendente più o meno nello stesso periodo.Lo abbiamo capito utilizzando algoritmi complessi per stimare l’origine evolutiva e la storia di felci, piante da fiore e formiche.

Questa tempistica è piuttosto interessante perché avvenne molto presto nella storia evolutiva delle piante da fiore, ma piuttosto tardi storia evolutiva della felce.Il nostro lavoro ha dimostrato che i cani anziani possono imparare alcuni nuovi trucchi e, cosa ancora più importante, come è successo con le felci.

Incontro fuori terra

Le piante sono i produttori primari di quasi tutta la fornitura di cibo sulla Terra, quindi praticamente tutte le creature viventi fanno affidamento su di loro per la sopravvivenza.Per questo motivo gli erbivori fanno parte della vita.Ma crea anche costi gravi per molte industrie, dalle piante domestiche alle colture agricole.Principali epidemie di parassiti possono addirittura minacciare la sicurezza alimentare globale.

Per tutti questi motivi, capire come le piante si difendono dai predatori è una sfida fondamentale.

L’evoluzione delle strategie di difesa mediate dalle formiche ha collegato inesorabilmente due lignaggi nel regno della vita.Significava che le formiche e le piante alla fine si sarebbero evolute insieme – un processo chiamato coevoluzione.Quando una specie cambia, l’altra può cambiare in risposta e questi cambiamenti possono persino essere codificati nei suoi geni.

Le piante da fiore hanno avuto origine nel periodo Cretaceo, circa 150 milioni di anni fa, e le nostre analisi hanno dimostrato che formavano presto strette associazioni con le formiche.Queste piante da fiore e le loro formiche partner apparentemente si sono evolute insieme nel tempo.

Ma le felci no.Sebbene avessero il potenziale per sviluppare nettari contemporaneamente alle piante da fiore, non iniziarono a sviluppare nettari a ritmi elevati finché non impararono a vivere tra gli alberi.

Le felci originariamente erano piante terrestri, ma dopo la fioritura le piante si sono evolute in grandi alberi, le felci saltarono sui loro rami come epifite – piante che crescono su altre piante, spesso senza attaccamento al terreno.

Le felci possono anche arrampicarsi sugli alberi, come fa l'edera, o creare i propri tronchi nel caso di felci arboree.Ciò ha anche aiutato le felci a penetrare nella chioma.

Il fatto che le felci non abbiano iniziato a produrre nettare per le formiche finché non si sono spostate sugli alberi mi ha confuso come biologo delle felci.Così è stato, fino al mio coautore Corrie Moreau ha sottolineato che la maggior parte delle formiche viveva sulle cime degli alberi.

Questo aveva perfettamente senso.Quando le felci divennero abitanti della chioma, iniziarono ad avvicinarsi alle formiche che erano già associate agli alberi portatori di nettario.Unendosi a queste formiche, le felci alla fine sfruttarono la relazione reciprocamente vantaggiosa stabilita tra le formiche e le piante da fiore.

L'evoluzione e l'ecologia delle relazioni felce-formica

Sebbene il nostro studio abbia scoperto nuovi aspetti della difesa delle piante mediata dalle formiche, ha lasciato molte domande senza risposta.Ad esempio, alcune formiche sono specializzate nelle felci o sono generaliste che possono nutrirsi del nettare di una gamma più ampia di piante?In che modo, esattamente, le piante originariamente svilupparono la capacità fisica di produrre nettare extra-floreale?I geni che codificano per lo sviluppo del nettario sono gli stessi tra felci e piante da fiore?La chimica del nettare delle felci e delle piante da fiore è la stessa?

Il nostro studio pone le basi per ulteriori ricerche sull’evoluzione e l’ecologia di questi nettari.Questa è una scienza fondamentale importante.È anche ipotizzabile che la ricerca in quest’area possa contribuire a programmi di allevamento che promuovano la difesa delle formiche mediata dal nettario, riducendo la necessità di pesticidi per proteggere le piante dai predatori.