blommande växter visas bara i fossilregistret för cirka 100 miljoner år sedan, och ändå utgör de 90 procent av växtriket. Samtidigt är cirka 75 procent av kända djurarter insekter. I arternas ursprung lade Charles Darwin fram en förklaring till denna fantastiska mångfald: pollinering. Växter och deras insekts pollinatorer, han antog, måste utvecklas i samband med varandra i en process som han myntade ”co-evolution” tills de blommar i en bländande mängd former.
men i den stora världen av växter och deras pollinatorer fanns det ett exempel på att Darwin ansåg det ”mest underbara fallet av befruktning som någonsin publicerats” i ett brev till botanisten Joseph Dalton Hooker. Detta var det nyfikna fallet med Joshua tree och yucca moth.
vi börjar med Joshua tree, Mojaveökenens mest ikoniska växt. Med sina spiny fronds och klubbade tufts toppade av skarpa, vaxartade blommor som vrider sig mot ökenhimlen, har denna ökenanpassade buske ett rykte för andra världslighet. Alla som passerar genom öknen minns den majestätiska Joshua tree; dess namne har inspirerat konstnärer, filmskapare och många en sojourner på jakt efter transcendens.
få resenärer är dock poetiska om sin evolutionära partner, yucca moth. Den lilla dun bug är ursprungligen anspråkslös, men vid närmare granskning Är det en lika utomjordisk match för det ikoniska Joshua tree. I stället för ett vanligt munstycke sportar det bisarra, tentakliknande fronds, som är unika bland insekter-och tjänar ett väsentligt syfte i ökenekosystemet.
utan nektar för att locka pollinatorer, Joshua träd förlitar sig enbart på denna anspråkslösa Mal för pollinering. Yucca-malar använder sina skickliga käftbilagor för att samla pollen från Joshua-trädblommor och deponera den på de kvinnliga delarna av varje blomma när mal rör sig mellan blommor. I sin tur lägger moth sina ägg med sin tunna, bladliknande ovipositor på blommans frön.
när de kläcks, äter yucca-mal larverna fröna-deras enda matkälla-innan de kryper till marken för att bilda kokonger. Och cykeln börjar igen.
enligt Christopher Smith, en biolog vid Willamette University som studerar pollinatorrelationer, är förhållandet mellan yucca-malar och Joshua-träd till skillnad från allt annat i den naturliga världen. Han borde veta: Smith har länge studerat de olika relationerna mellan insekter och växter i öknen. Hans tidigare forskning fokuserade på cactus longhorn beetles och de spiny växtarter de interagerar med i hela Sonoranöknen. Men ingenting, säger han, kan jämföras med Joshua tree och yucca moth.
de flesta pollinatorer hjälper av misstag de växter de pollinerar. Bin och fåglar kommer att borsta upp mot pollen medan de matar på en blommans nektar och sprider den från växt till växt när de fortsätter en dags fest. Inte yucca malar: eftersom deras larver är beroende av den fortsatta existensen av Joshua-träd och deras välsmakande frön, är yucca-Malens pollinering en aktiv överlevnadshandling. Dessutom har detta partnerskap pågått i miljontals år.
Joshua träd gör mer än att ge konstnärlig inspiration: de skapar väsentligt miljöstöd för det kompromisslösa ökenekosystemet. Dessa hemskt vackra buskar ger mat och skydd för djur i Mojave scrublands, där resurserna är notoriskt knappa. Under våren är dess blommor en av de enda källorna till våt mat som är tillgänglig för insekter, korpar och markekorrar.
men idag kan deras långlivade partnerskap riskera att bryta ner, eftersom Joshua-trädets naturliga livsmiljö står inför nya hot.
rätt Mal för jobbet
det finns två olika typer av Joshua-träd, dividerat med de låga inre bassängerna i Death Valley och Amargosa-öknen: buskiga, kortbladiga östra Joshua-träd (Yucca brevifolia jaegeriana) och arboreala, långbladiga västra Joshua-träd (Y. B. brevifolia). De två är så olika, forskare har till och med förespråkat att dela Yucca brevifolias i två arter. Men vilken evolutionär anledning är ansvarig för denna avvikelse?
det, säger Smith, är ”frågan om flera miljoner dollar.”
Moths kan hålla svaret. Ekologer trodde länge att en art av yucca moth (Tegeticula synthetica) pollinerar båda typerna av Joshua träd. Men 2003 upptäckte ett team av forskare att en genetiskt distinkt yucca-mal (T. antithetica) pollinerar de östra träden uteslutande. Liksom Joshua-träden själva var denna Mal kortare än dess västra motsvarighet. Ännu mer kuslig var skillnaden i avståndet mellan stigma och ägg mellan de två trädtyperna densamma som skillnaden i kroppsstorlek, huvud till buk, mellan de två malarna.
”jag tänkte,” Det kan inte vara en slump”, säger Smith.
för att avgöra om samutveckling medförde denna misstänkta speciering ledde Smith ett team av medborgarforskare 2013 och 2014 för att samla morfologiska data på en plats där de två arterna av Joshua-träd och deras motsvarande malar lever i harmoni: Tikaboo Valley.
Smith och hans team observerade att yucca-malar deponerar sina ägg mer effektivt i sina motsvarande Joshua-träd, och Joshua-träden ger i sin tur mer utrymme för äggen när de pollineras av den föredragna mal. Smiths preliminära resultat visar också att malarna mer framgångsrikt reproducerar när deras kroppsstorlek matchar storleken på stjälken mellan blommans stigma och äggstock, känd som stilen.
även om malar kommer att pollinera blommor vars stilar är för långa, lägger de nästan aldrig framgångsrikt ägg som kläcks i larver. När stilarna är för korta kan malarna skada blommorna med sin ovipositor.
Smith påpekar att dessa korrespondenser inte nödvändigtvis bevisar samutveckling. Joshua-träden kan utvecklas som reaktion på något i sina naturliga miljöer, och malarna kan svara, vilket visar evolutionen, eftersom en art förändras som svar på miljöbelastningar (och sedan utvecklas den andra som svar på den första arten som resonerar)—men inte samutveckling, där båda arterna förändras ömsesidigt som svar på varandra.
för att ta bort potentialen för slumpmässighet planerar Smith nu att kartlägga genomet av Joshua-träden genom ett samarbete som heter Joshua Tree Genome Project, som lanserades i mars förra året av Smith och sex andra forskare och finansierades genom en kombination av crowdsourcing och stöd från den levande öknen. Förutom Smiths forskning är ett av projektets primära mål att identifiera gener som är involverade i Joshua-trädets anpassning till klimatet för att planera för den kommande klimatkrisen.
när han har genomerna av de två Joshua-träden, kommer Smith att jämföra dem med genomerna av väl studerade växter för att bestämma vilka gener som motsvarar blommormfologi, grenlängd och andra egenskaper. Därifrån, han kan jämföra genomerna av de två arterna av Joshua träd och bestämma den genomsnittliga variationen mellan deras alleler—sthat är, variationen på grund av evolutionen. Gener som visar dramatisk variation jämfört med denna baslinje är markerade för naturligt urval.
en viktig del av den strategin kan vara i dess förhållande till yucca-malarna. Forskning visar redan att skillnaderna i ovipositorlängd och kroppsstorlek i yucca-malarnas genom är mer uttalade, vilket tyder på att naturligt urval har drivit skillnaden. Smith hoppas att hitta samma för morfologi Joshua tree blommor.
Racing klockan
men tiden kan ta slut. Joshua träd hotas kritiskt av klimatförändringar: som uppvärmningen klimatet avdunstar dyrbart vatten från jorden och frekvensen av regn minskar, Joshua träd plantor är mindre benägna att överleva långvariga säsonger av torka än sina fullvuxna motsvarigheter.
” många gånger när människor tittar på en plats som Joshua Tree National Park där du ser många mogna träd, tycker de att det ser friskt ut”, säger Cameron Barrows, ekolog vid Center for Conservation Biology vid University of California i Riverside. ”Men om du inte ser ungarna betyder det att arten inte ersätter sig själv.”
när färre Joshua-trädplantor överlever och mognar, minskar befolkningen, och det gör också mångfalden i öknen. Eftersom Joshua-trädet är en keystone-art i Mojave, kommer ett antal olika insekter, ödlor och fåglar att förlora viktiga livsmiljökällor i, på och under sina grenar.
enligt Barrows klimatmodeller kan Mojaveöknen förlora upp till 90 procent av Joshua-träden före slutet av seklet. Även i värsta fall finns det fläckar Barrows kallar ”refugia” där Joshua träd kan föröka sig och trivas-om de håller sig borta från invasiva ogräs och bränder – men intervallet krymper avsevärt.
liksom många organismer migrerar Joshua-träd som svar på deras livsmiljöer genom att släppa sina frön längre norrut. Just nu växer plantor inom 100 meter från sina moderplantor; för att nå områden som är tillräckligt coola för att överleva kan de behöva flytta tusentals mil. Joshua tree frön har ännu inte visat förmågan att sprida sig så snabbt.
kanske mer väsentligen, inte heller har yucca moths. ”Vi har ingen aning om hur yucca moth kan reagera på att flytta tusentals mil norrut,” medger Smith. På grund av yucca-Malens korta livslängd och korta interaktion med Joshua-träd är det svårt att studera hur de kommer att reagera på sådana förändringar i sina miljöer. Utan deras enda pollinerare kommer Joshua träd att förgås oavsett om deras frön kan göra resan.
att förstå dessa symbiotiska relationer blir ännu viktigare när man utvecklar strategier för att reagera på klimatförändringar. Vissa forskare har föreslagit fysiskt rörliga arter som hotas av klimatförändringar, men detta kan störa system som ännu inte är helt förstådda.
”ofta tänker bevarandebiologer på massgemenskaper som statiska”, säger Smith. ”När vi gör bevarandestrategier måste vi tänka på inte bara hur systemet är idag, utan hur systemet kommer att förändras i framtiden som svar på att världen förändras.”
en sak är säker: förlusten av Joshua-trädet skulle drastiskt förändra bilden av Mojaveöknen i det kollektiva medvetandet. Nu ligger dessa träds öde—och vår förmåga att försvara dem—i munnen på en liten grå mal.