양치류와 꽃은 도움이 되는 개미 방어자들에게 꿀로 뇌물을 주지만, 양치류는 이 능력을 훨씬 나중에 개발했습니다. 우리 연구에서는 그 이유를 보여줍니다.

지역 공원, 정원, 부엌에 있는 식물을 자세히 살펴보면 약간의 피해를 볼 수 있습니다.애벌레가 잎의 일부를 씹어 먹든, 깍지벌레가 수액을 빨아들이든, 동물들은 끊임없이 식물을 먹고 있습니다.

물론, 초식동물 즉 식물 포식은 식물의 생존에 이상적인 것은 아닙니다.따라서 식물은 이러한 위협을 억제하기 위해 물리적, 화학적 무기를 포함하여 다양한 방어 메커니즘을 발전시켰습니다.예를 들어, 선인장은 피부를 꿰뚫는 가시로 몸을 무장시킵니다.민트, 라벤더, 로즈마리와 같은 허브는 초식 동물을 억제하는 데 도움이 되는 휘발성 향기 화합물을 생성합니다.

다른 식물들은 진하고 달콤한 꿀을 분비하여 개인 경호원에게 뇌물을 제공합니다.

꿀은 가장 일반적으로 꽃과 관련이 있으며, 꿀벌, 새 또는 나비를 유인하여 한 꽃에서 다른 꽃으로 꽃가루를 옮기는 데 사용됩니다.그러나 다른 식물은 꿀샘이라고 불리는 다양한 유형의 꿀샘을 생산합니다. 꽃외 꿀샘.식물은 개미에게 달콤한 보상을 주기 위해 이 분비샘을 생산합니다.그 대가로 개미는 초식곤충으로부터 식물을 보호할 것입니다.

나는 공부한다 식물 진화 생물학, 최근에는 다음과 함께 작업했습니다. 양치류 생물학자 페이웨이 리(Fay-Wei Li) 에 보이스 톰슨 연구소 그리고 코넬대학교 개미 생물학자 코리 모로 식물의 개미 방어 메커니즘의 진화를 조사합니다.

우리는 놀라운 것을 발견했습니다:거의 1억 3천만년 전, 백악기 지질 시대에는 양치류와 꽃 피는 식물이 개미를 빨아들이는 꿀샘이 거의 동시에 독립적으로 진화했습니다..우리는 양치류, 꽃 피는 식물, 개미의 진화 기원과 역사를 추정하기 위해 복잡한 알고리즘을 사용하여 이를 알아냈습니다.

이 시기는 현화식물의 진화 역사에서는 매우 초기였으나, 양치식물의 진화 역사.우리의 연구는 늙은 개가 몇 가지 새로운 재주를 배울 수 있다는 것을 보여주었습니다. 그리고 더 중요한 것은 양치류에서 그런 일이 어떻게 일어났는가입니다.

지상에서의 만남

식물은 지구상의 거의 모든 식량 공급의 주요 생산자이므로 사실상 모든 생명체는 생존을 위해 식물에 의존합니다.이런 이유로 초식동물은 생명의 일부이다.그러나 이는 또한 실내 화초부터 농작물에 이르기까지 많은 산업에 심각한 비용을 발생시킵니다.주요 해충 발생 세계 식량안보까지 위협할 수 있다.

이러한 모든 이유로 인해 식물이 포식자로부터 자신을 방어하는 방법을 이해하는 것은 중요한 과제입니다.

개미를 매개로 한 방어 전략의 진화는 생명의 왕국 전체에 걸쳐 두 계통을 불가분하게 연결시켰습니다.이는 개미와 식물이 결국 함께 진화한다는 것을 의미했습니다. 공진화라고 불리는 과정.한 종의 변화에 ​​따라 다른 종의 반응도 변할 수 있으며 이러한 변화는 유전자에 암호화될 수도 있습니다.

현화식물은 약 1억 5천만년 전 백악기에 시작되었으며, 우리의 분석에 따르면 이들은 초기에 개미와 긴밀한 연관성을 형성했습니다.이 꽃 피는 식물과 개미 파트너는 시간이 지남에 따라 함께 진화한 것 같습니다.

하지만 양치류는 그렇지 않았습니다.그들은 꽃 피는 식물과 동시에 꿀을 발달시킬 수 있는 잠재력을 갖고 있었지만, 나무들 사이에서 사는 법을 배우기 전까지는 빠른 속도로 꿀을 진화시키기 시작하지 않았습니다.

양치류는 원래 육상 식물이었으나 꽃이 핀 후에는 큰 나무로 진화하여 양치류가 되었습니다. 착생 식물로서 가지 위로 뛰어올랐다 – 다른 식물 위에서 자라는 식물로, 종종 땅에 부착되지 않습니다.

양치류는 담쟁이덩굴처럼 나무 위로 올라갈 수도 있고, 경우에 따라 자신의 줄기를 만들 수도 있습니다. 나무고사리.이것은 또한 양치류가 캐노피에 들어가는 데 도움이 되었습니다.

양치류가 나무로 올라갈 때까지 개미를 위한 꿀 생산을 시작하지 않았다는 사실이 양치류 생물학자인 나를 혼란스럽게 했습니다.공동 저자가 되기 전까지는 그랬습니다. 코리 모로 대부분의 개미가 나무 꼭대기에 살았다는 사실을 지적했습니다.

이것은 완벽하게 이해되었습니다.양치류가 캐노피에 서식하면서 이미 꿀을 맺는 나무와 관련이 있는 개미와 더 가까워지기 시작했습니다.이 개미들과 함께 양치류는 결국 개미와 꽃 피는 식물 사이에 확립된 상호 이익이 되는 관계를 활용했습니다.

고사리-개미 관계의 진화와 생태

우리의 연구는 개미 매개 식물 방어의 새로운 측면을 발견했지만 많은 질문에 답하지 못했습니다.예를 들어, 일부 개미는 양치류를 전문적으로 취급합니까, 아니면 다양한 식물의 꿀을 먹을 수 있는 일반 개미입니까?원래 식물은 꽃 외부 꿀을 생산할 수 있는 물리적 능력을 어떻게 발전시켰습니까?양치류와 현화식물 간에 꿀샘 발달을 암호화하는 유전자가 동일합니까?양치식물 꿀과 꽃꿀의 화학적 성질은 동일합니까?

우리의 연구는 이러한 꿀샘의 진화와 생태에 대한 추가 연구의 토대를 마련합니다.이것은 중요한 기초과학이다.또한 이 분야의 연구가 꿀 매개 개미 방어를 촉진하고 포식자로부터 식물을 보호하기 위한 살충제의 필요성을 줄이는 번식 프로그램에 기여할 수 있다고 생각할 수도 있습니다.