눈부신 전시물 사이로 날아다니는 다채로운 꽃, 곤충, 새는 자연의 즐거움입니다. 그러면 꽃 색깔과 동물 수분매개자 사이의 초기 관계가 어떻게 나타났습니까?
왕립학회보(Proceedings of the Royal Society) 저널에 발표된 연구에서 우리는 오늘날 꿀벌의 조상이 꽃을 채집했던 시각적 환경을 분석하여 이 미스터리를 밝혀냈습니다.
오늘날의 꽃뿐만 아니라 그 자연의 배경을 이루는 돌, 흙, 나뭇가지, 나무껍질, 나뭇잎에서 반사되는 빛을 측정하고 분석했습니다.
이 데이터를 바탕으로 우리는 최초의 꽃이 나타났을 때의 고대 시각적 환경을 재현하는 컴퓨터 시뮬레이션을 구축했습니다.
곤충의 색각은 꽃보다 먼저 나타났다
오늘날 꿀벌은 식량 작물을 포함하여 꽃 피는 식물의 많은 수분 매개자입니다. 꿀벌은 UV에 민감한 청록색 광수용체(빛에 민감한 세포)를 기반으로 한 색각을 사용하여 가장 좋은 꽃을 감지하고 구별합니다. 이에 비해 대부분의 인간은 파란색, 녹색, 빨간색에 민감한 광수용체를 사용하여 색상을 인식합니다.
2억 5200만년에서 6600만년 전 사이인 중생대에 최초의 꽃이 진화했을 때 꿀벌의 조상은 방향을 잡고, 안정적인 비행을 유지하고, 충돌을 피하고, 자연 환경에서 먹이를 찾아야 했습니다. 우리는 그들의 시각 시스템이 진화의 영향을 받아 해당 환경에서 효율적으로 기능할 수 있다고 믿습니다.
최초의 꽃 피는 식물이 나타났을 때, 꿀벌의 조상은 이미 색각을 진화시켰습니다. 그리고 우리는 그것이 꿀벌의 진화 역사 전반에 걸쳐 남아 있었다는 것을 알고 있습니다.
따라서 꿀벌은 처음에는 존재하지 않았지만 그들의 조상은 존재했습니다. 꽃의 색깔은 오늘날 우리가 볼 수 있는 밝은 색상을 이 고대 시각 체계에 맞게 진화시켰을 것입니다. 동시에 최초의 꿀벌은 보다 효율적인 수분 매개자로 등장했습니다.
고대 지구의 꽃 벽지는 어떤 색입니까?
호주는 지질학적으로 고대 대륙이기 때문에 초기 곤충이 볼 수 있는 천연 기질에 대한 데이터를 수집하기에 이상적인 장소입니다.
우리는 호주 전역에서 배경 샘플을 수집하고 분광 광도계라는 장비를 사용하여 반사 특성을 측정했습니다.
우리는 이 데이터를 사용하여 1억년 전, 즉 최초의 꽃이 나타났을 때 날아다니는 곤충의 시각적 환경에 존재했던 물질의 데이터베이스를 만들었습니다.
애드리안 다이어
꽃의 색은 벌의 색각에 반응하여 진화했습니다
자연 배경, 곤충 및 새가 수분하는 꽃 컬렉션을 위해 우리는 작은 파장 범위 내에서 표면에서 반사되는 빛의 강도의 급격한 변화인 설정점을 계산했습니다.
이러한 식별 지점은 색상이 있는 표면의 주요 시각적 특징을 식별하고 이를 사용하여 진화 과정을 통계적으로 테스트할 수 있습니다.
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그런 다음 잠재적인 꽃 배경을 만들기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 작성했습니다. 우리는 그들의 뚜렷한 지점을 분석하여 오늘날의 꽃이 시뮬레이션된 배경에서 얼마나 잘 보이는지 테스트했습니다.
흥미롭게도 우리는 벌이 수분하는 식물의 꽃잎에 뚜렷한 점의 분포가 이 꽃이 “뚜렷이” 있다는 것을 분명히 나타냅니다. 즉, 자연 배경에서 더 강한 단서로 눈에 띕니다.
이 발견은 북반구와 호주에서 꽃 피는 식물이 꿀벌의 색상 인식을 촉진하기 위해 색상 신호를 진화시켰다는 이전 연구와 일치합니다.
Doren et al.이 제공한 저자 (2023), 왕립학회보 B.
첫 번째 꽃은 아마도 연한 녹황색이었고 처음에는 파리에 의해 수분되었습니다. 그러나 정밀하게 조정된 시각 시스템을 갖춘 첫 번째 벌이 꽃에 수분을 공급하기 시작했을 때 꽃은 벌의 시각 능력에 맞춰 새로운 색상으로 진화했을 가능성이 높습니다.
자연 선택 과정으로 인해 꽃가루 매개자의 눈에 꽃의 색깔이 배경보다 더 두드러지게 나타나는 것으로 보입니다.
새들도 참여했어요
새들은 곤충 수분이 진화된 지 수백만 년 후에 꽃을 찾는 방문객이 되었습니다. 새의 시각은 4가지 유형의 색광수용체를 사용하며, 자연 배경에서 벌이 쉽게 처리할 수 없는 긴 파장의 붉은색을 볼 수 있습니다.
우리의 분석에 따르면 새가 수분한 꽃은 벌이 수분한 꽃보다 더 긴 파장을 향해 특정 반점을 발달시키는 것으로 확인되었습니다. 우리의 새로운 발견은 또한 이 꽃들이 자연 배경과 체계적으로 다르다는 것을 보여주었습니다.
지구의 기후가 변화함에 따라 꿀벌이 없는 세상에서 생태계와 식량 생산 시스템에 어떤 일이 일어날지 고려하는 것이 중요합니다. 식물의 수분과 번식이 어떻게 변할 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.
우리의 연구에 따르면 꿀벌은 꽃 진화의 주요 동인입니다. 이 곤충과 서식지를 보호하지 않으면 우리 모두가 즐기고 필요로 하는 삶의 필수적이고 아름다운 측면을 잃게 될 것입니다.
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