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發(fā)育成熟后的下一代榕小蜂正要從榕果內鉆出。?王剛攝

■本報記者 胡珉琦

專一，原本是人類的一種高尚品德，但人們也想在自然界尋找這樣的“美麗心靈”?？茖W家曾在動植物協(xié)同演化歷史上發(fā)現(xiàn)過一個極佳案例——榕樹與榕小蜂。

榕樹是陸地上種類最豐富、生態(tài)型最多樣的木本植物群，全世界已知的有800多種。有趣的是，一種榕樹只讓一種榕小蜂傳粉，而一種榕小蜂一生也僅給一種榕樹傳粉，它們之間有著極為嚴格的專性關系。

不過，中科院西雙版納熱帶植物園（以下簡稱版納植物園）的科研團隊在十幾年里，陸續(xù)搜集到了榕小蜂越來越多的“黑歷史”。他們聯(lián)合了國內外12家研究機構，利用基因組測序分析，證實了榕小蜂在這段關系中，會時不時地“開小差”，而且已經(jīng)持續(xù)了7500萬年！

最近，《自然—通訊》就報道了這個符合人類浪漫想象的科學故事是如何被打破的。

難以動搖的專性互惠關系

榕樹，又叫無花果樹。由于花都藏在內部，人們通?？床坏介艠溟_花就發(fā)現(xiàn)它結了果。榕果頂端留有通道，可在花期釋放特殊氣味，吸引并允許特化的傳粉榕小蜂鉆入。榕小蜂在榕果內為雌花授粉的同時，還會在一部分雌花子房內產(chǎn)卵，生兒育女，未被榕小蜂產(chǎn)卵的雌花則發(fā)育成種子。

榕樹—榕小蜂一直被視為代表了已知的最極端和最古老（約7500萬年前）的專性互惠關系，它們也成為了研究生物間互惠共生和協(xié)同演化的最佳模式材料。

這種關系為什么會形成？科學家提出，不同種傳粉榕小蜂對雌花期榕果的特異揮發(fā)物的識別是實現(xiàn)傳粉者隔離的主要機制。

他們還認為，緊密的傳粉者特異性加速了宿主植物的多樣性，因為傳粉者對植物進行了分化選擇，增強了生殖隔離。這就能解釋，為什么世界上會有如此多種類的榕樹。

然而，支撐這一論斷的證據(jù)并不十分嚴密。

“缺點是，過去的采樣太稀疏?！卑婕{植物園研究員王剛解釋，“除了基于有限的榕樹物種上有限的榕果調查，特別是在系統(tǒng)與進化生物學研究領域，大部分現(xiàn)有的系統(tǒng)發(fā)育推斷都是基于相對較少的、信息有限的基因數(shù)據(jù)，這些基因對關鍵基礎節(jié)點的支持能力很弱。此外，這些研究缺乏遺傳深度和全面的取樣設計?！?/p>

在榕樹—榕小蜂的專性傳粉關系中，科學家也逐漸發(fā)現(xiàn)了特例。

2008年，版納植物園的科研人員觀察到，有兩個不同屬的非傳粉小蜂鉆進了環(huán)紋榕組（Conocycea）的隱頭果內，并有效地為它傳粉，其中一個種傳粉效率甚至超過傳粉小蜂。此后，又有科研團隊經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，榕果特異揮發(fā)物并不能保證對傳粉榕小蜂的專性吸引。

盡管這些成果陸續(xù)發(fā)表在學術期刊上，但仍無法動搖當時學界的主流論斷。

王剛告訴《中國科學報》：“大多數(shù)生物學家認為，這些只是在物種分化階段出現(xiàn)的錯配，或者說，是生態(tài)學尺度上的‘噪聲’，并不會對演化格局產(chǎn)生影響?！?/p>

一榕一蜂、齊頭并“進”不存在

如何才能證明，這些少數(shù)特例也許并不是演化歷史上一個偶然的斷面呢？

版納植物園動植物關系研究組領銜國內外12家研究機構，收集了榕屬主干類群15個代表物種的核、葉綠體和線粒體基因組的全序列，運用多種分析方法重建了這些分支之間的系統(tǒng)發(fā)育關系，并鑒定了在整個榕屬植物的演化歷史中核基因組中可能記錄的雜交案例。結果出人意料。

論文通訊作者之一的王剛表示，團隊第一次發(fā)現(xiàn)，榕樹主干類群之間從7500萬年前開始就不斷發(fā)生著雜交漸滲，不論古老還是年輕的類群。

在一個專性傳粉的共生系統(tǒng)中，科學家很難想象可能存在如此大規(guī)模的雜交事件。而這也暗含著，榕樹—榕小蜂的一對一關系，并沒有過去認為的那么牢靠。

接下來，科研人員用已發(fā)表的接受度最高的兩棵對應傳粉榕小蜂的系統(tǒng)樹，和這項研究中得到的任意一種榕樹系統(tǒng)樹進行了逐一對比，結果發(fā)現(xiàn)所有榕蜂系統(tǒng)樹都存在明顯的不一致性。

很遺憾，一榕一蜂、齊頭并“進”的故事從來就不存在。

“對某一種榕樹來說，主要對應的還是一種榕小蜂。但是，幾乎所有傳粉榕小蜂都存在轉移宿主的可能。而且，榕小蜂‘開小差’的對象很寬泛，不論同域或者不同域、近緣或者遠緣，都有可能。”王剛表示，個體層面的小概率錯配事件推廣到物種層面，就成為了一個普遍發(fā)生的現(xiàn)象。

研究人員的榕蜂共進化分析還推測出，傳粉榕小蜂的宿主轉移事件發(fā)生的頻次遠高于榕蜂協(xié)同成種事件的頻次。這都和檢測到的榕屬主要類群間頻繁雜交漸滲的格局形成了很好的對應。

可見，榕—蜂物種的關系網(wǎng)絡比過去認為的要復雜得多，在王剛看來，這不失為一種出色的演化策略?！耙坏┉h(huán)境巨變，發(fā)生物種滅絕，不在一棵榕樹上吊死的榕小蜂，才不至于‘團滅’?！?/p>

這項研究打破了學術界對榕樹—榕小蜂這一經(jīng)典專性傳粉系統(tǒng)的長期共識，它提示，可能是傳粉者的宿主轉移而不是協(xié)同成種主導了榕樹—榕小蜂協(xié)同演化的歷史。而這種模式對其它專性或泛性傳粉系統(tǒng)的多樣化研究也有借鑒意義。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-20957-3