Почему некоторые цветы такие симметричные?

Что такого особенного есть в цветах? Конечно, на них приятно смотреть, но что делает их такими приятными для глаз? Цвета? Да. Форма? Тоже да. Но что еще бросается в глаза, так это симметрия.

Симметрия — это чувство меры и равновесия. Когда два или более объекта с одинаковой структурой обращены друг к другу или размещаются вокруг оси, они становятся симметричными друг другу. Например, представьте бабочку. Если разделить бабочку на две вертикальные половинки, на каждой стороне будет по одной антенне, по три ноги и одна пара крыльев. Каждая половина имеет одинаковую структуру и поэтому сбалансирована.

Какие есть виды у цветочной симметрии?

Цветочная симметрия означает, на сколько частей зеркального отображения можно разделить цветок. Обычно тип симметрии определяется количеством делений околоцветника цветка — частей цветка, которые не участвуют в воспроизводстве, например лепестков и чашелистиков. В первую очередь, есть три типа симметрии.

Актиноморфные цветы (актино — луч, морфные — форма) — это те, которые обладают радиальной симметрией. Эти цветы можно разделить на три и более одинаковых зеркальных части. Некоторые радиально-симметричные цветы можно разделить более чем одним способом, то есть они имеют две плоскости симметрии и бирадиально симметричны. Цветки гибискуса радиально-симметричны, а цветы горчицы — двухрадиально-симметричны.

Зигоморфные цветки (zygon — пара) можно разделить только одним способом, чтобы получить два зеркальных изображения, и поэтому они считаются двусторонними. Орхидеи обладают такой симметрией.

Некоторые цветы лишены какой-либо специфической симметрии и асимметричны по своей природе. Например, цветок имбиря.

Почему цветы должны быть симметричными?

Функция цветка — привлекать опылителей, поэтому цветы изменили свой внешний вид в соответствии со своими потребителями. Биологи-эволюционисты заметили, что цветочная симметрия изменилась на протяжении многих поколений с радиальной или двусторонней до даже асимметричной. Ученые также обнаружили, что двусторонние цветы облегчают посадку опылителей.

Когда ученые генетически изменили нижние лепестки кипрея, чтобы сделать их более симметричными, получилось больше нектара. В другом исследовании, проведенном на шмелях, результаты показали, что пчелы предпочитают более симметричные цветы из-за их большей способности производить нектар.

Предпочтение насекомых такой симметрии должно было привести к половому отбору симметричных цветов. Разнообразный геном — лучший выбор природы.

На ветке растения побег, несущий цветок, называется материнской осью. Сторона цветка к материнской оси — дорсальная, а сторона от оси — вентральная. Цветок приобретает определенный тип симметрии, когда клетки на любой из этих сторон удлиняются.

Когда ученые изучали Львиный зев (антирринум), они обнаружили четыре гена — CYCLOIDEA (CYC), DICHOTOMA (DICH), RADIALIS (RAD) и DIVARICATA (DIV) — которые способствовали симметрии. Гены CYC, DICH и RAD регулируют деление и удлинение клеток на дорсальной стороне.

Когда CYC и DICH выражают себя, они активируют RAD. Ген DIV действует аналогичным образом на вентральной стороне, но также ингибирует экспрессию RAD и изменяет степень удлинения на дорсальной стороне. Интересное исследование, проведенное на подсолнухах, показало, что когда к его геному был добавлен CYC-подобный ген, у подсолнечника развился второй виток лепестков. Из-за этого второго витка цветок нельзя разделить радиально, но можно разделить его на две стороны.

Естественно асимметричный

У растений есть очевидное преимущество, так как они производят симметричные цветы. Предпочтения опылителей влияют на выбор растения для перехода к симметричному цветку, и такой продолжительный положительный отбор заставил многие растения навсегда перейти к этому желаемому признаку.

Однако некоторые цветы могут быть асимметричными. Это заставляет нас думать, что, возможно, асимметрия, если она и не является полностью нежелательной, не обязательно препятствует опылению.

Одним из примеров асимметричного цветка является Gorteria diffusa. У него своеобразные цветки, которые лишь в некоторой степени радиально-симметричны. Поскольку растение не может полагаться исключительно на симметрию для привлечения опылителей, они, к счастью, могут использовать другую тактику.

На лепестках цветка есть пятна, которые привлекают пчелиных мух и некоторых жуков. Когда ученые изучали G. diffusa на предмет опыления, они обнаружили, что самцы мух посещали эти цветы чаще, чем самки.

Эти пятна имитировали отдыхающих мух и вызывали у самцов реакцию поиск партнера или реакцию агрессии. При ближайшем рассмотрении ученые обнаружили, что эти пятна отражают такое же количество УФ-излучения, как и спина пчелиной мухи.

Затем ученые вывели цветы без этих пятен, но заменили некоторые пятна на цветах простыми чернилами. В обоих случаях они отметили заметное сокращение посещений опылителями. Такие темные пятна развились на других южноафриканских цветах, таких как виды Gazania, Dimorphotheca и Pelargonium, — все они опыляются пчелиными мухами.

Цветы, симметричные или нет, красивы и завораживают, но как только вы поймете основные стратегии форм и эстетическую эволюцию, вы сможете оценить их еще больше!