A globális melegedés kihatással lehet a növényi evolúcióra

A globális felmelegedéshez járuló, emelkedő szén-dioxid-szintek befolyásolhatják a kölcsönhatásokat növények és az őket elfogyasztó rovarok között, ezzel módosíthatják a növényevolúció menetét.

A Michigani Egyetem kutatóinak vizsgálata a megemelkedett szintű szén-dioxidnak a selyemkóróra – Asclepias syriaca – gyakorolt hatásait vizsgálta. A selyemkóró egyike azon számos növénynek, amelyek mérgező vagy kesernyés vegyi anyagot termelnek, hogy megvédjék magukat a rovaroktól. Ezek a vegyi védelmek a növények és rovarok – mint a királylepke hernyója, amely velük táplálkozik – közötti interakciók hosszú történelmének eredményei.

A növényi védelmek – valamint a rovarok étkezési rendszere – emellett reagálnak az olyan környezeti tényezőkre is, mint az emelkedő szén-dioxid-szint. Ez azt sugallja, hogy a magasabb szén-dioxid-szint kihatással lehet a növényevolúcióra, úgy, hogy átalakítja azon „szelekciós nyomást”, amelyet a növényevő rovarok gyakorolnak rájuk.

A szelekciós nyomás – az evolúció hajtóereje – változásokat idéz elő egy populáció genetikai összetételében. Például, úgy működik, hogy amennyiben a rovar túl sok kárt okoz a növényeknek, azok nem tudnak olyan sikeresen szaporodni. Ez létrehoz egy szituációt, amelyben bármely, véletlenül rovarűző jellegzetességet örökölt növény előnyben van. Ezen előny miatt az ilyen tulajdonságok valószínűleg elterjednek a populációban, a rovaroktól származó „nyomás” hatására.

Rachel Vannette és Mark Hunter azt vizsgálta meg, hogy az Észak-Michiganben élő egyik populációban, a közönséges selyemkóró különféle genetikai „családjai” eltérően reagálnak-e az atmoszférában növekedő szén-dioxid-szintekre, és amennyiben így van, ezek a reakciók miként befolyásolják a növények azon esélyeit, hogy rovarok elfogyasztják őket. Vannette elmondása szerint a selyemkóróknak a megnövekedett szén-dioxid-szintre adott reakcióját vizsgálták különösen a növény növekedése, az aszexuális szaporodás és a kémiai, illetve fizikai védelmek kifejlesztése szempontjából.

Bár mindegyik növény nagyobbra nőtt a több szén-dioxid hatására, és az összes növénycsalád hasonló növekedési és szaporodási reakciót mutatott, a családok eltérően reagáltak a nagyobb szén-dioxid-szintre a kémiai és fizikai védelmek előállítása tekintetében a rovartámadók ellen. Különösképpen a szívre ható, úgynevezett kardenolidok termelése különbözött. Míg egyes növénycsaládok a vegyület nagyobb mennyiségben történő termelésével reagáltak a szén-dioxid emelkedett szintjeire, a legtöbbjük mintegy 50 százalékkal csökkentette termelését.

Vannette szerint ez nagy különbség, ha hernyókról van szó. Mivel a selyemkórót fogyasztó rovarok – többek között a királylepke hernyója – alaposan megválogatják gazdanövényüket, és a növény mérgező vegyületeinek koncentrációja alapján választják ki őket, ezek a specializálódott rovarok szelekciós ágensként működnek a selyemkórók esetén. A kémiai védekezéstől történő eltávolodás ellensúlyozása a fizikai védelem és a rezisztencia területén mutatkozott meg. „A növények keményebb levelekkel rendelkeztek, és jobban tolerálták a hernyók általi pusztítást, gyorsabban visszanőttek” – mondja Vanette.

Összességében az eredmények bizonyítékot nyújtanak arra, hogy a megnövekedett szén-dioxid-szintekre reagálva, a genetikai alapú különbségek a növények védekezési mechanizmusaiban, és az ennek eredményeképpen létrejött növény–rovar interakciók befolyásolhatják, a növények hogyan adaptálódnak a változó klímához.