Dioscorea melanophyma — вид ямса, произрастающий в горных районах юго-запада Китая. Как и многие растения, размножающиеся бесполым путем, этот ямс образует бульбилы. Бульбилы — видоизмененные почки, которые развиваются в маленькие клубеньки. Они служат для вегетативного размножения: отрываясь от материнского растения, бульбилы укореняются рядом и дают начало генетически идентичному потомству.
Хотя такая стратегия распространена, у нее есть существенный эволюционный недостаток. Бульбилы обычно падают на землю у подножия родительского растения. Это «приковывает» потомство к одному месту, создает высокую конкуренцию за ресурсы с материнским растением и повышает уязвимость перед локальными угрозами — болезнями или изменениями среды.
В новом исследовании, результаты которого опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), изучали необычные бульбилы ямса Dioscorea melanophyma, похожие на ягоды. Ученые доказали, что необычный облик бульбил — не случайность, а результат эволюционной мимикрии. Авторы провели сравнительный морфологический и спектральный анализ размеров и форм бульбил с аналогичными параметрами 27 видов настоящих ягод из того же региона.
Параллельно ученые применили рецепторно-шумовую модель, которая воссоздает цветовосприятие птиц, обладающих ультрафиолетовым зрением. Расчеты показали: минимум для 15 видов птиц хроматический контраст между бульбилами и настоящими ягодами остается ниже порога различимости.
Кроме того, в течение трех лет ученые с помощью камер на лианах фиксировали взаимодействие птиц с бульбилами. Они зарегистрировали 204 визита птиц 22 разных видов. Пик активности пришелся на период с октября по февраль — время, когда естественные ягоды в лесах становятся дефицитом. Даже в лабораторных условиях, где создали дефицит настоящих ягод, птицы начинали активно поедать бульбилы, не отличая их визуально от привычной пищи.
Изучение жизнеспособности бульбил после прохождения через пищеварительный тракт показало, почему такая эволюционная стратегия оказалась эффективной. Среднее время прохождения через кишечник составило около 24 минут — за этот период птица могла улететь на сотни метров. При этом 99% бульбил выходили неповрежденными, а их всхожесть (около 86%) почти не отличалась от контрольной группы (92%).
Таким образом, ученые получили первое свидетельство подобной мимикрии. Ранее были известны случаи, когда растения обманывали животных с помощью цветов (например, орхидеи, имитирующие самок насекомых для опыления) или семян (некоторые бобовые). Однако этот случай — первый задокументированный пример, когда для привлечения распространителей эволюционировала не репродуктивная структура (семя или плод), а вегетативная — бульбила.
Эволюция показала: сложная и необычная адаптация оказалась эффективной, превратив взаимовыгодную связь «растение — птица» в одностороннюю эксплуатацию.