Darwin miał rację po 150 latach: *Saxifraga candelabrum* naprawdę trawi owady

Hipoteza Darwina doczekała się dowodów

W wydanej w 1875 roku książce Insectivorous Plants Darwin wysunął hipotezę, że dwie europejskie skalnice mogą być owadożerne. Zwrócił uwagę na ich pokryte lepkimi włoskami liście i łodygi, jednak dostępne wówczas metody nie pozwalały rozstrzygnąć, czy owady są chwytane przypadkowo, czy rzeczywiście służą roślinom za pokarm .

Nowe badania przeprowadzili naukowcy z Instytutu Botaniki w Kunmingu, Chińskiej Akademii Nauk oraz instytucji ze Stanów Zjednoczonych. Skupili się na S. candelabrum — blisko spokrewnionym gatunku, którego Darwin osobiście nie analizował. Roślina występuje na wysokości od 2500 do 3300 metrów na Wyżynie Qinghai-Tybet oraz w górach Hengduan, w chińskich prowincjach Junnan i Syczuan .

W badaniach terenowych owady znaleziono na lepkich włoskach gruczołowych u 43 z 45 zbadanych okazów . Dojrzałe rośliny miały na sobie średnio 71 schwytanych owadów .

Pułapka jak lep na muchy

Łodygi i rozgałęzienia S. candelabrum pokrywają trichomy gruczołowe — mikroskopijne struktury przypominające włoski, które wydzielają lepką substancję, czyli śluz. Działają one podobnie do lepu na muchy: owad siada na powierzchni, przykleja się i nie może się uwolnić .

Roślina łapie przede wszystkim drobne muchówki, w tym niekąsające ochotkowate . Badania sugerują również, że owady przyciąga zapach wydzielany przez roślinę, zanim zetkną się z lepkimi włoskami .

Jak potwierdzono trawienie i pobieranie składników odżywczych?

Samo znalezienie martwych owadów na lepkiej roślinie nie wystarczyłoby, by uznać ją za mięsożerną. Naukowcy musieli wykazać, że roślina nie tylko więzi ofiary, lecz także je rozkłada i wykorzystuje uwolnione składniki.

W tym celu zastosowali test fluorescencyjny wykrywający aktywność enzymów trawiennych na powierzchni włosków gruczołowych. Wyniki potwierdziły obecność aktywności fosfatazowej, związanej z rozkładem substancji pochodzących z ofiar .

Następnie badacze podali roślinom muszki owocowe (Drosophila) oznaczone stabilnym izotopem azotu — azotem-15 (¹⁵N). Po eksperymencie w tkankach S. candelabrum wyraźnie wzrosła zawartość oznaczonego azotu. Takiego wzbogacenia nie zaobserwowano u nieowadożernych roślin kontrolnych . To dowód, że roślina pobiera azot z ciał schwytanych owadów.

Badania transkryptomu i genomu dostarczyły kolejnego potwierdzenia. Zespół złożył genom S. candelabrum na poziomie chromosomowym i porównał go z genomami znanych roślin mięsożernych, takich jak rosiczki (Drosera) i dzbaneczniki (Nepenthes). W lepkich włoskach gruczołowych aktywne były geny kodujące enzymy trawienne, co wskazuje, że roślina ma pełny mechanizm genetyczny potrzebny do mięsożerności .

Kwiaty wysoko, pułapki nisko — sposób na ochronę zapylaczy

Rośliny mięsożerne muszą godzić dwie sprzeczne potrzeby: łapać owady dla składników odżywczych, ale pozwalać innym owadom zapylać kwiaty. S. candelabrum ogranicza ten konflikt dzięki rozdzieleniu strefy pułapki i strefy kwiatów .

Białe kwiaty znajdują się wysoko, na długich szypułkach, ponad lepkimi łodygami. Włoski gruczołowe występują na częściach wegetatywnych rośliny, a nie na kwiatach ani ich szypułkach . Taki układ tworzy zarówno fizyczną, jak i wizualną barierę: kwiaty są nad pułapkami, więc odwiedzające je zapylacze mają mniejsze ryzyko uwięzienia .

Podobne rozwiązanie opisano u niektórych rosiczek. Biała barwa kwiatów i przestrzenne oddzielenie kwiatów od pułapek pomagają ograniczyć przypadkowe chwytanie zapylaczy .

To może być dopiero początek

Saxifraga candelabrum jest pierwszą potwierdzoną rośliną mięsożerną w rodzinie skalnicowatych (Saxifragaceae) i pierwszym takim przypadkiem w całym rzędzie skalnicowców (Saxifragales) . Oznacza to, że mięsożerność pojawiła się w tej grupie niezależnie od znanych wcześniej linii roślin mięsożernych.

Zdaniem badaczy odkrycie może zmienić sposób poszukiwania takich roślin. Wiele gatunków z lepkimi włoskami gruczołowymi uznawano dotąd za rośliny wykorzystujące je wyłącznie do obrony przed roślinożercami albo do przypadkowego przyklejania owadów. Tymczasem część z nich może również trawić ofiary i pobierać z nich składniki odżywcze .

To sugeruje, że liczba znanych roślin mięsożernych może być zaniżona, a w przyrodzie mogą istnieć także gatunki o częściowo rozwiniętych cechach mięsożerności .

Najważniejsze ustalenia

• Darwin zasugerował w 1875 roku, że niektóre skalnice mogą być owadożerne; rozstrzygające potwierdzenie tej hipotezy pojawiło się 151 lat później .
• Saxifraga candelabrum to pierwsza potwierdzona roślina mięsożerna w rodzinie skalnicowatych .
• Jej lepkie włoski gruczołowe tworzą pułapkę działającą jak lep na muchy .
• Testy fluorescencyjne, eksperymenty z azotem-15 oraz analizy transkryptomu i genomu potwierdziły trawienie owadów i pobieranie z nich azotu .
• Uniesienie kwiatów ponad lepkimi łodygami pomaga chronić zapylacze .
• Inne rośliny o lepkich włoskach również mogą okazać się nierozpoznanymi mięsożercami .