Charles Darwin observó hace más de 150 años que la morfología de muchos polinizadores corresponde notablemente a la forma de las flores que polinizan. Describió esta perfecta adaptación mutua de flores y polinizadores como resultado de un proceso coevolutivo. Científicosen el Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, ahora han proporcionado más pruebas de la teoría del famoso naturalista. Manduca sexta las polillas adquirieron la mayor ganancia de energía cuando visitaron flores que coincidían con la longitud de su trompa. Las polillas fueron apoyadas en su elección de las fuentes de néctar más adecuadas por una preferencia innata por el aroma de las flores a juego. Los resultados de este estudiohan sido publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Sistemas de polinizadores de flores como resultado de la adaptación mutua
Charles Darwin, el fundador de la teoría de la evolución, fue un astuto observador de la naturaleza. Su extraordinaria comprensión de la historia natural sentó las bases de su teoría sobre el origen de las especies. En 1862, publicó un libro sobre las orquídeas y sus polinizadoresen el que describió la orquídea Angraecum sesquipedale que se cultivó en Inglaterra pero se originó en Madagascar. Debido a la morfología de la flor, Darwin planteó la hipótesis de que debe haber un polinizador en el hábitat nativo de la planta con una probóscide extraordinariamente larga que permita alcanzar el néctar de la flor. En 1903,Más de 20 años después de la muerte de Darwin, se descubrió un polinizador de este tipo: la polilla de halcón Xanthopan morganii , que recibió el nombre de subespecie praedicta el predicho en honor a la hipótesis de Darwin. Esta polilla tiene una trompa de más de 22 centímetros de largo.
Los biólogos usan el término "síndrome de polinización" cuando explican la sorprendente diversidad de plantas con flores y polinizadores que ha surgido como resultado de la evolución conjunta. Un sistema de flores y polinizadores puede ser altamente especializado. Ambos socios se benefician de la relación:la planta aumenta la probabilidad de que transfiera polen a flores de conespecíficos y no lo desperdicie en otras especies Los polinizadores especializados, por otro lado, tienen una ventaja sobre los polinizadores generalistas competidores, que también están buscando néctar, porque su trompa está mejor adaptada.Las desventajas de tal especialización son que el éxito reproductivo de la planta altamente especializada disminuye cuando su polinizador está ausente, y la tasa de supervivencia del polinizador disminuye también en ausencia de la planta.
Las observaciones de Darwin inspiraron a Markus Knaden, con quien dirige los estudios Manduca sexta polillas de halcón en el Departamento de Neuroetología Evolutiva, y sus colegas. Ellos plantearon la hipótesis de que debe haber una flor que se ajuste perfectamente a este polinizador, aunque la polilla es generalista y visita una amplia gama de plantas con flores. Las polillas de halcón de tabaco son más grandesque las polillas habituales; cuando se ciernen frente a una flor para beber néctar deben batir sus alas más de 30 veces por segundo, una actividad que parece agotadora y requiere mucha energía. La alta pérdida de energía hace la selección correcta deflores extremadamente importantes: las polillas no pueden darse el lujo de desperdiciar energía en flores cuyo néctar no pueden alcanzar.
Balance de energía después de visitar una flor
Para probar su hipótesis, los científicos primero desarrollaron un pequeño túnel de viento que utilizaron para determinar la pérdida de energía de las polillas durante el vuelo. La pérdida se determinó midiendo el dióxido de carbono que exhalaban las polillas. La cantidad deel dióxido de carbono exhalado está directamente relacionado con la energía que las polillas consumen cuando buscan néctar. Además, los investigadores utilizaron análisis de cromatografía de gases y espectrometría de masas para calcular las concentraciones de azúcares individuales en el néctar de las especies de flores utilizadas en los experimentos ypara determinar el contenido calórico de cada flor.
en total, siete especies de tabaco del género Nicotiana fueron probados. Estos Nicotiana las flores diferían mucho en la longitud de sus corolas; en centímetros, estas oscilaban entre menos de 1.5 Nicotiana rustica , a más de 3 Nicotiana attenuata , a 7.5 Nicotiana alata y a más de 11 Nicotiana longiflora ."Aunque originalmente habíamos esperado que las flores más largas que contienen más néctar también serían más atractivas en términos de ganancia de energía, descubrimos que esencialmente todas las flores en nuestra prueba proporcionaron la misma cantidad de calorías. Mientras que las flores más largas tenían más néctar, elel néctar de flores más cortas estaba más concentrado. El néctar proporcionado no podría ser la razón por la cual visitar algunas flores era más rentable que visitar otras ", explica Alexander Haverkamp, un estudiante de doctorado que es el primer autor del estudio.
A partir de sus mediciones y cálculos, los científicos pudieron deducir el balance de energía: la ganancia de energía neta que resultó del balance de la ganancia de energía por visita de flores contra la energía gastada en flotar frente a una flor. La pérdida de energía se puede mediren forma de dióxido de carbono, mientras que la ganancia de energía se mide como las calorías adquiridas por la absorción de néctar.
seguimiento tridimensional en el túnel de viento
¿Son las polillas capaces de evaluar la ganancia de energía neta esperada de una flor desde la distancia? Para responder a esta pregunta, los investigadores diseñaron un sistema de seguimiento tridimensional especialmente desarrollado para los túneles de viento y que consta de múltiples cámaras que pueden registrar los movimientosde polillas individuales. El vuelo de cada polilla se registró en la oscuridad durante cuatro minutos y luego se evaluó. Por primera vez, los científicos pudieron medir y visualizar en qué lugar del túnel de viento se encontraban las moléculas de olor aquí, los olores de las florespresente y en qué concentraciones. Esta nueva tecnología permitió correlacionar la presencia de un olor con el comportamiento de una polilla, especialmente cuando la polilla entró en contacto por primera vez con este olor.
Todas las polillas en los experimentos encontraron el aroma de las flores por primera vez; por lo tanto, sus respuestas a los olores y las preferencias que revelaron tenían que ser innatas. Las polillas hambrientas mostraron la respuesta más fuerte a la flor de Nicotiana alata . El olor de esta flor fue especialmente atractivo. Las polillas que se encontraron con este penacho de olor navegaron inmediatamente hacia ella. Además, las polillas pudieron alcanzar fácilmente el néctar de estas flores con sus probosces. Por lo tanto, solo visitas a N. alata las flores resultaron en una ganancia positiva de energía neta. Al visitar otras Nicotiana las flores, las polillas de halcón gastaban cantidades excesivas de energía, porque tenían dificultades para beber néctar de las corolas de flores que eran demasiado cortas o demasiado largas ". Mostramos que la predicción de Darwin de que cada flor tiene un polinizador con una trompa encajando en la flor, Manduca no solo resultó en una lengua muy larga, sino también en una preferencia por el olor de la flor apropiada. Y que esta coevolución es beneficiosa para la polilla, ya que la polilla obtiene la mejor ganancia de energía de las flores apropiadas ", Knadenconcluido
El síndrome de polinización es importante para la supervivencia de muchas plantas. En el curso de la evolución, las adaptaciones mutuas han resultado en la aparición de muchas especies, así como en interacciones altamente especializadas de flores y polinizadores. "Cada especie polinizadora es importante para la biologíadiversidad en nuestro planeta. Si uno de los dos socios se vuelve raro o se extingue, esto puede tener consecuencias fatales ", señala Haverkamp. Sin polinizadores, muchas flores ya no podrían producir frutos. Esto afectaría no solo el rendimiento de los cultivos sino también la variedad de alimentos.disponible para todos los humanos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Ecología Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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