꽃 피는 식물은 약 1 억 년 전에 화석 기록에만 나타 났지만 식물 왕국의 90%를 차지합니다. 한편,알려진 동물 종의 약 75%가 곤충입니다. 종의 기원,찰스 다윈이 놀라운 다양성에 대한 설명을 제시:수분. 그는 식물과 곤충 수분 매개자가 눈부신 형태의 배열로 꽃을 피울 때까지”공동 진화”를 만들어 낸 과정에서 서로 함께 진화해야한다고 추측했다.
그러나 식물과 그 수분 매개자의 광대 한 세계에서 다윈은 식물 학자 조셉 달튼 후커에게 보낸 편지에서”지금까지 출판 된 수정의 가장 훌륭한 사례”로 간주 한 가지 예가있었습니다. 이 조슈아 트리와 유카 나방의 호기심 사건이었다.
모하비 사막의 가장 상징적인 식물인 조슈아 트리부터 시작하겠습니다. 사막 하늘을 향해 뒤틀린 매운 밀랍 꽃으로 덮인 가시 잎과 뭉친 터프 트로,이 사막 적응 관목은 다른 세상에 대한 명성을 가지고 있습니다. 사막을 통과하는 모든 사람은 장엄한 조슈아 트리를 기억;그 이름을 딴 예술가 영감을했다,영화 제작자 및 초월을 찾아 많은 체류자.
그러나 소수의 여행자들은 진화 파트너 인 유카 나방에 대해 시적으로 왁스를냅니다. 작은,던 버그는 처음에는 겸손한입니다,하지만 자세히 검사시,그것은 상징적 인 조슈아 트리에 대한 동등하게 외계 일치. 대신 일반 마우스 피스,그것은 기괴한 스포츠,촉수 같은 잎사귀,의 좋아하는 사이에 고유 곤충-그리고 사막 생태계에 필수적인 목적을 제공.
수분 매개자를 끌어 들이기 위해 꿀이 없으면 조슈아 나무는 수분을 위해이 겸손한 나방에만 의존합니다. 유카 나방은 조슈아 트리 꽃에서 꽃가루를 수집하고 나방이 꽃 사이에 이동 각 꽃의 여성 부분에 입금 자신의 손재주 턱 부속기를 사용합니다. 차례로,나방은 꽃의 씨앗에 얇고 칼날 같은 산란관으로 알을 낳습니다.
그들이 부화 할 때,유카 나방 유충은 고치를 형성하기 위해 땅에 기어 가기 전에 씨앗—그들의 유일한 음식 소스—를 먹습니다. 그리고 사이클이 다시 시작됩니다.
수분 매개자 관계를 연구하는 윌라멧 대학의 생물학자 크리스토퍼 스미스에 따르면,유카 나방과 조슈아 나무의 관계는 자연계의 다른 어떤 것과도 다르다. 스미스는 사막에서 곤충과 식물 사이의 다양한 관계를 오랫동안 연구 해 왔습니다. 그의 이전 연구는 선인장 롱혼 딱정벌레와 소노 란 사막 전역에서 상호 작용하는 가시 식물 종에 중점을 두었습니다. 그러나 조슈아 트리와 유카 나방과 비교되는 것은 없다고 그는 말합니다.
대부분의 수분 매개자는 실수로 수분하는 식물을 돕습니다. 꿀벌과 새들은 꽃의 꿀을 먹는 동안 꽃가루에 대항하여 솔질 할 것이고,하루의 잔치를 계속하면서 식물에서 식물로 퍼질 것입니다. 하지 유카 나방: 그들의 유충은 조슈아 나무와 맛있는 씨앗의 지속적인 존재에 달려 있기 때문에 유카 나방의 수분은 생존의 적극적인 행동입니다. 또한,이 파트너십은 수백만 년 동안 계속되어 왔습니다.
조슈아 나무는 예술적 영감을 제공하는 것 이상의 역할을 합니다. 이 무시 무시하게 아름다운 관목은 자원이 부족한 모하비 관목 지의 동물을위한 음식과 쉼터를 제공합니다. 봄 동안,그 꽃은 곤충,까마귀 및 땅 다람쥐가 사용할 수있는 유일한 젖은 음식 공급원 중 하나입니다.
그러나 조슈아 트리의 자연 서식지가 새로운 위협에 직면 해 있기 때문에 오늘날 그들의 오랜 파트너십은 무너질 위험에 처해있을 수 있습니다.
작업에 적합한 나방
조슈아 나무에는 두 가지 종류가 있는데,데스 밸리의 낮은 내륙 분지와 아마르 고사 사막으로 나뉩니다: 유카 브레 비 폴리아 야게 리아 나)과 수목,긴 잎이 많은 서부 조슈아 나무(와이 비 브레 비 폴리아). 이 두 가지는 매우 다르기 때문에 과학자들은 유카 브레 비 폴리 아스를 두 종으로 나누는 것을 옹호했습니다. 그러나 진화론 적 이유가 이러한 발산에 책임이 있습니까?
스미스는”수백만 달러의 질문이다.”
나방이 답을 잡을 수 있습니다. 생태 학자들은 한 종의 유카 나방(테 게티 큘라 신테 티카)이 두 종류의 조슈아 나무에 수분을 공급한다고 오랫동안 믿었습니다. 그러나 2003 년에 한 과학자 팀은 유 전적으로 별개의 유카 나방(티 안티 티카)이 동부 나무를 독점적으로 수분한다는 것을 발견했습니다. 조슈아 나무 자체와 마찬가지로,이 나방은 서쪽 나방보다 짧았습니다. 더욱 섬뜩한,두 나무 유형 사이의 오명과 난자 사이의 거리의 차이는 몸 크기의 차이와 동일했다,복부에 머리,두 나방 사이.
“나는’우연이 될 수 없다’고 생각했다.”스미스가 말한다.
공동 진화가 이러한 의심스러운 종 분화를 초래했는지 확인하기 위해 스미스는 2013 년과 2014 년에 시민 과학자 팀을 이끌고 두 종의 조슈아 나무와 그에 상응하는 나방이 조화를 이루는 곳인 티카부 밸리에서 형태 학적 데이터를 수집했습니다.
스미스와 그의 팀은 유카 나방이 해당 조슈아 나무에 알을 더 효율적으로 퇴적시키고,조슈아 나무는 선호하는 나방에 의해 수분 될 때 알을 더 많은 공간을 제공한다는 것을 관찰했다. 스미스의 예비 결과는 또한 나방이 자신의 몸 크기가 꽃의 낙인과 난소 사이의 줄기 크기와 일치 할 때 더 성공적으로 재현된다는 것을 보여줍니다.
나방은 스타일이 너무 긴 꽃에 수분을 공급하지만 유충에 부화하는 알을 거의 성공적으로 낳지 못합니다. 스타일이 너무 짧으면 나방은 산란관으로 꽃을 손상시킬 수 있습니다.
스미스는 이러한 서신이 반드시 공동 진화를 증명하지는 않는다고 지적한다. 조슈아 나무는 자연 환경에서 무언가에 반응하여 진화 할 수 있고,나방은 반응 할 수 있는데,이는 환경 스트레스에 반응하여 한 종의 변화(그리고 다른 종은 첫 번째 종에 반응하여 진화 함)로 진화를 보여줍니다.
임의성에 대한 가능성을 제거하기 위해,스미스는 이제 조슈아 트리 게놈 프로젝트라는 협력을 통해 조슈아 나무의 게놈을 매핑 할 계획이다,스미스와 여섯 다른 과학자에 의해 지난 3 월 시작하고 크라우드 소싱 및 살아있는 사막에서 지원의 조합을 통해 자금 지원. 스미스의 연구를 제외하고,이 프로젝트의 주요 목표 중 하나는 다가오는 기후 위기를 계획하기 위해 조슈아 트리의 기후 적응에 관여하는 유전자를 확인하는 것입니다.
두 조슈아 나무의 게놈이 있으면 스미스는 잘 연구 된 식물의 게놈과 비교하여 꽃 형태,가지 길이 및 기타 특성에 해당하는 유전자를 결정할 것입니다. 거기에서,그는 조슈아 나무의 두 종의 게놈을 비교하고 자신의 대립 유전자 사이의 평균 변화를 확인할 수 있습니다—스탯이다,진화에 의한 변화. 이 기준선에 비해 극적인 변화를 보여 유전자는 자연 선택에 대 한 표시 됩니다.
그 전략의 핵심 부분은 유카 나방과의 관계에있을 수 있습니다. 연구는 이미 유카 나방 게놈의 산란관 길이와 신체 크기의 차이가 더 뚜렷하다는 것을 보여 주며,자연 선택이 불일치를 주도했음을 시사합니다. 스미스는 조슈아 트리 꽃의 형태에 대해 동일한 것을 발견하기를 희망합니다.
시계 경주
하지만 시간이 부족할 수 있습니다. 조슈아 나무는 기후 변화에 의해 비판적으로 위협 받고 있습니다: 온난 한 기후 토양에서 소중한 물 증발 및 비 감소의 주파수,조슈아 트리 모 종 그들의 전체 성장된 대응 보다 가뭄의 장기간된 계절 살아남을 가능성이 적습니다.
“사람들이 조슈아 트리 국립 공원과 같은 곳에서 성숙한 나무를 많이 볼 때,그들은 건강 해 보인다고 생각합니다.”라고 리버 사이드 캘리포니아 대학의 보존 생물학 센터의 생태 학자 인 카메론 배 로우 스는 말합니다. “그러나 당신이 청소년을 보지 못한다면,그것은 종들이 스스로를 대체하지 않는다는 것을 의미합니다.”
조슈아 나무 묘목이 생존하고 성숙함에 따라 인구는 줄어들고 사막의 다양성도 감소합니다. 조슈아 트리는 모하비의 종석 종이기 때문에 다양한 곤충,도마뱀 및 새가 가지 안팎에서 서식지의 중요한 원천을 잃을 것입니다.
무덤의 기후 모델에 따르면,모하비 사막은 세기가 끝나기 전에 조슈아 나무의 90%까지 잃을 수 있습니다. 그들은 침입 잡초와 산불의 명확한 유지하는 경우-–심지어 최악의 시나리오에서,조슈아 나무가 전파하고 번창 할 수있는 장소 무덤 호출”피난처”가 있지만 범위는 상당히 줄어들고있다.
많은 유기체와 마찬가지로 조슈아 나무는 씨앗을 더 북쪽으로 떨어 뜨려 서식지의 온난화에 대응하여 이주하고 있습니다. 지금,묘종은 그들의 부모 식물의 100 미터 안에 성장하고 있다;살아날 것이다 충분히 차가운 지역을 도달하기 위하여는,그들은 마일의 수천을 이동할 필요가 있을 수도 있다. 조슈아 트리 씨앗은 아직 너무 빨리 퍼질 수있는 능력을 입증하지 못했습니다.
아마도 더 본질적으로 유카 나방도 없을 것입니다. “우리는 유카 나방이 북쪽으로 수천 마일을 움직이는 것에 어떻게 반응 할 수 있는지 전혀 모른다”고 스미스는 인정했다. 유카 나방의 짧은 수명과 조슈아 나무와의 짧은 상호 작용으로 인해 환경에서 이러한 변화에 어떻게 반응 할 것인지 연구하기가 어렵습니다. 그들의 유일한 수분 매개자가 없으면 여호수아 나무는 씨앗이 여행을 할 수 있는지 여부에 관계없이 멸망 할 것입니다.
이러한 공생 관계를 이해하는 것은 기후 변화에 대응하기위한 전략을 개발할 때 더욱 필수적이된다. 일부 과학자들은 기후 변화에 의해 위협을 물리적으로 이동 종을 제안하지만,이 아직 완전히 이해되지 않은 시스템을 방해 할 수 있습니다.
“종종 보존 생물 학자들은 대량 공동체를 정적 인 것으로 생각한다”고 스미스는 말한다. “보존 전략을 수립 할 때,우리는 오늘날과 같은 시스템이 무엇인지뿐만 아니라 세계가 변화하는 것에 대응하여 미래에 시스템이 어떻게 변화 할 것인지에 대해 생각해야합니다.”
한 가지는 확실하다:조슈아 트리의 손실은 집단 의식에서 모하비 사막의 이미지를 크게 바꿀 것이다. 이제이 나무의 운명-그리고 그들을 방어 할 수있는 우리의 능력-은 작은 회색 나방의 입 부분에 달려 있습니다.