密歇根大學(xué)最近一項研究指出,,大氣中二氧化碳水平增加導(dǎo)致全球變暖,可能影響植物與昆蟲之間的相互作用,,改變植物的進(jìn)化路線。
自然界很多植物都能產(chǎn)生一些苦味毒素以保護(hù)自己不被昆蟲吃掉,乳草也是其中之一,。這種化學(xué)防御導(dǎo)致了植物和昆蟲之間的長期斗爭史,如馬利筋乳草和吃它們的黑脈金斑蝶毛蟲,。蕾切爾·萬尼特和馬克·亨特對密歇根州北部的一種普通乳草敘利亞馬利筋進(jìn)行了調(diào)查,,研究了不同基因的乳草種系對大氣中二氧化碳濃度增加的不同反應(yīng),以及這種反應(yīng)如何影響它們被昆蟲吃掉的可能性,。
研究人員在實驗中不斷增加二氧化碳濃度,,觀察乳草在生長、無性繁殖,、產(chǎn)生化學(xué)和物理防御等方面受到的影響,。盡管隨二氧化碳濃度增加,所有乳草都長得更大,,所有的種系生長繁殖都有所提高,,但它們在抵抗食植昆蟲的化學(xué)和物理防御方面卻大不相同。尤其是它們產(chǎn)生的心臟毒素如強(qiáng)心甾烯類,,某些乳草種系隨著二氧化碳增加所產(chǎn)生的強(qiáng)心苷增加,,而大部分種系卻會降低,有些甚至降低了50%,。另一種與化學(xué)防護(hù)相反的途徑,,是物理防護(hù),。如植物葉子更堅硬,生長更快,,耐受毛蟲啃食的能力就越強(qiáng),。
萬尼特指出,雖然植物的防御策略幫助還是妨礙了黑脈金斑蝶毛蟲尚不明確,,但研究結(jié)果提供了植物對二氧化碳增加的反應(yīng)方面的證據(jù),,顯示了植物保護(hù)機(jī)制的遺傳基礎(chǔ)差異,植物—昆蟲互動的變化,,以及互動作用如何影響了植物對氣候變化的適應(yīng)性,。
主要研究人員、密歇根大學(xué)亨利·格里森學(xué)院生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)研究生萬尼特說,,植物自我保護(hù)和昆蟲食用植物的方式,,都和環(huán)境因素如二氧化碳濃度有關(guān),這些因素會改變食植昆蟲帶來的“選擇壓力”,,從而影響植物進(jìn)化,。選擇壓力是進(jìn)化的動力,會導(dǎo)致一個群體的基因構(gòu)成改變,。如果昆蟲給植物帶來過多危險,,植物就無法成功繁殖,而那些遺傳了抗蟲基因特征的植物就會占據(jù)優(yōu)勢,。這種優(yōu)勢會使具有抗蟲基因特征的植物在種群上更加廣布,,由“壓力”而驅(qū)使植物的抗蟲性增強(qiáng)。