Γιατί μερικά λουλούδια είναι τόσο συμμετρικά;

Μερικά λουλούδια έχουν εξελίξει τη συμμετρία ως τρόπο προσέλκυσης επικονιαστών. Πολλά γονίδια είναι υπεύθυνα για τη συμμετρία που βρίσκεται στα λουλούδια. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι όταν απενεργοποίησαν αυτά τα γονίδια, τα λουλούδια έγιναν ασύμμετρα και δεν ήταν τόσο ελκυστικά για τους επικονιαστές.

«Και τότε η καρδιά μου γεμίζει ευχαρίστηση και χορεύει με τους νάρκισσους».

Αν και ο William Wordsworth ονόμασε αυτό το ποίημα «Περιπλανήθηκα μόνος σαν σύννεφο », είναι ευρέως γνωστό ως «Νάρκισσοι ’. Από τους Daffodils του Wordsworth στα Ηλιοτρόπια του Βαν Γκογκ , τα λουλούδια έχουν απλώσει το άρωμα και το θαύμα τους στην ανθρώπινη ιστορία, τον πολιτισμό και τη λογοτεχνία.

Τι το ιδιαίτερο όμως έχουν τα λουλούδια; Σίγουρα, είναι όμορφες, αλλά τι τις κάνει τόσο ευχάριστες στο μάτι; Τα χρώματα? Ναί. Τα μοτίβα; Απολύτως. Αλλά αυτό που τραβάει πραγματικά το βλέμμα είναι η συμμετρία.

Η συμμετρία είναι μια αίσθηση αναλογίας και ισορροπίας. Όταν δύο ή περισσότερα αντικείμενα με την ίδια ακριβώς δομή βλέπουν το ένα το άλλο ή τοποθετούνται γύρω από έναν άξονα, γίνονται συμμετρικά μεταξύ τους. Για παράδειγμα, απεικονίστε μια πεταλούδα. Εάν κόψετε μια πεταλούδα σε δύο κάθετα μισά, κάθε πλευρά θα έχει μια κεραία, τρία πόδια και ένα ζευγάρι φτερά. Κάθε ημίχρονο έχει την ίδια ακριβώς δομή και επομένως είναι ισορροπημένο.

Ποιοι είναι οι τύποι της συμμετρίας λουλουδιών;

Η συμμετρία λουλουδιών αναφέρεται στο πόσα μέρη καθρέφτη μπορεί να χωριστεί ένα λουλούδι. Συνήθως, ο τύπος συμμετρίας καθορίζεται από το πόσες διαιρέσεις μπορούν να γίνουν από τον περίανθο ενός λουλουδιού - τα μέρη του λουλουδιού που δεν εμπλέκονται στην αναπαραγωγή - όπως τα πέταλα και τα σέπαλα. Κυρίως, υπάρχουν τρεις τύποι συμμετρίας.

Ακτινομορφικά άνθη (ακτινοειδές – ακτινοειδές, μορφικό – σχήμα) είναι εκείνα που έχουν ακτινική συμμετρία. Αυτά τα λουλούδια μπορούν να χωριστούν σε τρία ή περισσότερα πανομοιότυπα μέρη καθρέφτη. Μερικά ακτινικά συμμετρικά άνθη μπορούν να χωριστούν με περισσότερους από έναν τρόπους, δηλαδή έχουν δύο επίπεδα συμμετρίας και είναι διακτινικά συμμετρικά. Τα άνθη του ιβίσκου είναι ακτινικά συμμετρικά, ενώ τα άνθη της μουστάρδας είναι διακτινικά συμμετρικά.

Τα ζυγόμορφα άνθη (ζυγωτό - ζυγό) μπορούν να χωριστούν με έναν μόνο τρόπο για να δώσουν δύο κατοπτρικές εικόνες και επομένως θεωρούνται αμφίπλευρα. Οι ορχιδέες εμφανίζουν αυτόν τον τύπο συμμετρίας.

Μερικά λουλούδια στερούνται κάποιας συγκεκριμένης συμμετρίας και είναι ασύμμετρα στη φύση. Για παράδειγμα, το άνθος του φυτού τζίντζερ.

Floral συμμετρίες

Γιατί τα λουλούδια πρέπει να είναι συμμετρικά;

Η λειτουργία ενός λουλουδιού είναι να προσελκύει επικονιαστές, έτσι αυτά τα λουλούδια έχουν αλλάξει την εμφάνιση και το μενού τους ανάλογα με τους πελάτες τους. Οι εξελικτικοί βιολόγοι έχουν παρατηρήσει ότι οι συμμετρίες των φυτών έχουν αλλάξει κατά τη διάρκεια πολλών γενεών από ακτινικές ή αμφίπλευρες σε ακόμη και ασύμμετρες! Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι τα αμφίπλευρα λουλούδια διευκόλυναν την προσγείωση του επικονιαστή.

Όταν οι επιστήμονες χειραγωγούσαν γενετικά τα κάτω πέταλα του φυτού Fireweed για να είναι πιο συμμετρικά, παρήγαγε περισσότερο νέκταρ.

Σε μια άλλη μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε βομβίλους, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μέλισσες προτιμούσαν αυτά τα πιο συμμετρικά άνθη, λόγω της μεγαλύτερης ικανότητας παραγωγής νέκταρ. Η προτίμηση των εντόμων για τέτοια συμμετρία πρέπει να είχε ως αποτέλεσμα τη σεξουαλική επιλογή συμμετρικών λουλουδιών. Ένα διαφορετικό γονιδίωμα είναι η πιο αγαπημένη επιλογή της φύσης.

Σε ένα κλαδί φυτού, ο βλαστός που φέρει το άνθος ονομάζεται μητρικός άξονας. Η πλευρά του άνθους προς τον άξονα της μητέρας είναι ραχιαία και η πλευρά που είναι μακριά από τον άξονα είναι κοιλιακή.

Ένα λουλούδι αποκτά έναν συγκεκριμένο τύπο συμμετρίας όταν τα κύτταρα σε οποιαδήποτε από αυτές τις πλευρές επιμηκύνονται.

Όταν οι επιστήμονες μελέτησαν τα Snapdragons, βρήκαν τέσσερα γονίδια - CYCLOIDEA (CYC), DICHOTOMA (DICH), RADIALIS (RAD) και DIVARICATA (DIV) - που συνέβαλαν στη συμμετρία. Τα γονίδια CYC, DICH και RAD ρυθμίζουν την κυτταρική διαίρεση και επιμήκυνση στη ραχιαία πλευρά.

Όταν το CYC και το DICH εκφράζονται, ενεργοποιούν το RAD. Το γονίδιο DIV λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο στην κοιλιακή πλευρά, αλλά επίσης αναστέλλει την έκφραση της RAD και αλλάζει τον βαθμό επιμήκυνσης στη ραχιαία πλευρά.

Μια ενδιαφέρουσα μελέτη που έγινε σε ηλίανθους έδειξε ότι όταν ένα γονίδιο παρόμοιο με το CYC προστέθηκε στο γονιδίωμά του, ο ηλίανθος ανέπτυξε το δεύτερο στρόβιλο των πετάλων του. Λόγω αυτού του δεύτερου στρόβιλου, το λουλούδι δεν μπορεί να διαιρεθεί ακτινικά, αλλά μπορεί να χωριστεί διμερώς. Παραδόξως, αυτό το φαινόμενο φαίνεται στους διάσημους πίνακες του Βαν Γκογκ του 19ου αιώνα με ηλίανθο.

Ηλιοτρόπιο με διπλό στρόβιλο &ηλιοτρόπια με διπλό στρόβιλο του Βαν Γκογκ. (Φωτογραφία:Natthawut Raruen &Vovalis/Shutterstock)

Φυσικά ασύμμετρο

Τα φυτά έχουν ένα προφανές πλεονέκτημα δημιουργώντας συμμετρικά άνθη. Οι προτιμήσεις των επικονιαστών επηρεάζουν την επιλογή του φυτού να μετατοπιστεί σε ένα συμμετρικό άνθος και τέτοιες παρατεταμένες θετικές επιλογές έχουν προκαλέσει πολλά φυτά να μετατοπιστούν μόνιμα σε αυτό το επιθυμητό χαρακτηριστικό. Δεδομένου ότι, όλα τα φυτά που εξαρτώνται από την επικονίαση των εντόμων θα πρέπει να έχουν συμμετρικά άνθη, ορισμένα λουλούδια μπορεί να είναι ασύμμετρα. Αυτό μας κάνει να πιστεύουμε ότι ίσως η ασυμμετρία, αν όχι εντελώς ανεπιθύμητη, δεν παρεμποδίζει απαραίτητα την επικονίαση. Ένα παράδειγμα ασύμμετρου λουλουδιού είναι η Gorteria diffusa. Γ. diffusa παράγει μεταβλητά άνθη που είναι μόνο κάπως ακτινικά συμμετρικά. Δεδομένου ότι το φυτό δεν μπορεί να βασίζεται αποκλειστικά στη συμμετρία για να προσελκύσει επικονιαστές, μπορούν ευτυχώς να χρησιμοποιήσουν άλλες τακτικές. Το λουλούδι έχει κηλίδες στα πέταλά του που προσελκύουν τις μύγες των μελισσών και μερικά σκαθάρια. Όταν οι επιστήμονες μελέτησαν το G. diffusa για επίσκεψη επικονίασης, παρατήρησαν ότι οι αρσενικές μύγες επισκέπτονταν αυτά τα λουλούδια περισσότερο από τις θηλυκές μύγες. Αυτά τα σημεία μιμούνταν τις μύγες που ξεκουράζονταν και προκάλεσαν μια αντίδραση αναζήτησης συντρόφου ή επιθετικότητας στα αρσενικά. Μετά από πιο προσεκτική εξέταση, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι αυτές οι κηλίδες αντανακλούν την ίδια ποσότητα UV που θα αντανακλούσε η πλάτη μιας μύγας μελισσών. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες ανέτρεψαν λουλούδια χωρίς αυτές τις κηλίδες, αλλά αντικατέστησαν ορισμένες κηλίδες στα λουλούδια με απλό μελάνι. Παρατήρησαν αξιοσημείωτη μείωση των επισκέψεων από επικονιαστές και στις δύο περιπτώσεις. Τέτοιες σκούρες κηλίδες έχουν εξελιχθεί σε άλλα λουλούδια της Νότιας Αφρικής όπως η Gazania , Dimorphotheca και Pelargonium είδη — όλα γονιμοποιούνται από μύγες μελισσών.

Gorteria diffusa με κηλίδες που μιμούνται τις μοσχαρίσιες. (Φωτογραφία:Cathy Withers-Clarke/Shutterstock)

Τα λουλούδια, συμμετρικά ή άλλα, είναι όμορφα και μαγευτικά, αλλά μόλις κατανοήσετε τις υποκείμενες στρατηγικές σχήματος και την αισθητική εξέλιξη, μπορείτε να τα εκτιμήσετε ακόμη περισσότερο!