Tajemnicza mimikra u roślin
Tajemniczą mimikrę obserwuje się zarówno u zwierząt, jak iu roślin. U zwierząt może to obejmować nocny tryb życia, kamuflaż, podziemny tryb życia i mimikę. Ogólnie rzecz biorąc, rośliny roślinożerne są zorientowane wizualnie. Tak więc roślina naśladująca powinna bardzo przypominać swojego żywiciela; można tego dokonać poprzez zmianę wizualną i/lub teksturalną. Poprzednie kryteria mimikry obejmowały podobieństwo wymiarów liści, prezentację liści i odległości intermodalne między rośliną żywicielską a rośliną naśladującą.
Australijska jemioła i Boquila trifoliolata są dobrze znanymi przykładami tej mimikry. Badacze wysuwają hipotezę, że krypsa jest stosowana w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa roślinożerności kręgowców, a tym samym poprawy przeżywalności i sprawności naśladującej rośliny.
Jemioła
Jemioła lub Viscum album jest obligatoryjnym półpasożytem, co oznacza, że przyczepia się do drzewa żywiciela i pobiera wodę i składniki odżywcze. Australia jest domem dla ponad 90 gatunków jemioły, z których 70 jest rodzimych. Badania oceniające rolę Crypsy na zwierzętach roślinożernych mierzą jakość liści, taką jak poziom azotu i białka, zawartość wody itp. Ehleringer i in. zbadali poziomy azotu, jako wskaźnik stanu białka, jemioły i ich gospodarza ( akacja, kasja, kazuarina, ceriops i eukaliptus ), aby określić, czy mimikra zmniejszyła roślinożerność w roślinie.
Jedną z testowanych hipotez była jemioła, która pokazuje, że mimikra miałaby wyższy poziom azotu i miała selektywną przewagę dzięki zmniejszonej roślinożerności. Drugą testowaną hipotezą była jemioła, która nie wykazuje mimikry, miałaby niższy poziom azotu i pojawiałaby się przy niższym stanie odżywienia, w wyniku czego miałaby zmniejszoną roślinożerność. Najwyraźniej naukowcy myśleli, że akt mimikry zwiększy poziom azotu iw zależności od stanu odżywienia i wykrywalności wpłynie to na roślinożerców. Wcześniejsze badania wykazały, że zwierzęta mogą preferować różne źródła pożywienia w zależności od zawartości wody, witamin, węglowodanów i potrzeb energetycznych, a wygląd może mieć wpływ na postrzeganie i preferencje zwierząt.
Rejestr azotu Kjeldahla w liściach został sporządzony w celu zmierzenia obniżonych poziomów azotu w jemioły, co wpłynęłoby na aminokwasy, białka itp. Oraz możliwe preferencje roślinożerców. Na podstawie swoich wyników Ehleringer i in. stwierdzili, że większość (17 z 22) mimetycznych jemioły miała poziom azotu równy lub wyższy niż u żywicieli. Jednak jemioła, która naśladowała gatunki eukaliptusa, miała poziom azotu niższy lub równy poziomowi ich żywicieli. Eukaliptus zazwyczaj ma wysoką zawartość oleju, co uważa się za mechanizm przeciwdziałający roślinożerności. Można by pomyśleć, że przy dodatkowym wysiłku unikania roślinożerców, mających niższy poziom azotu, a tym samym niższe wartości odżywcze, jemioła byłaby mniej korzystna dla roślinożerców niż żywiciel Eukaliptus. Spośród niemimetycznej jemioły 15 z 26 miało znacznie niższy poziom azotu niż ich gospodarze. Obniżony poziom azotu odzwierciedlałby niższy poziom białka i potencjalnie niższe odżywianie potencjalnych roślinożerców.
Ehleringera i in. może jedynie przewidywać mechanizm wskaźników mimikry i roślinożerców, ponieważ żaden roślinożerca nie był faktycznie badany ani mierzony u jemioły i roślin żywicielskich.
Boquila
W swoich badaniach Gianoli i Carrasco-Urra demonstrują wpływ tajemniczej mimikry na roślinożerców Boquila trifoliolata . Boquila, pochodząca z umiarkowanych lasów deszczowych Ameryki Południowej, jest winoroślą pnącą. W porównaniu z innymi tajemniczymi roślinami, Boquila jest wyjątkowa pod względem zdolności do naśladowania kilku żywicieli pomimo braku pasożytniczych relacji. Podobnie jak inni, Gianoli i Carrasco-Urra postanowili udowodnić, że Boquili chroni przed roślinożercami.
Boquila (takie jak rozmiar, kształt, kolor, orientacja) porównano z rodzimymi gatunkami drzew żywicielskich, aby spróbować wyjaśnić tak szerokie zmiany morfologiczne. Spośród 11 cech istniało znaczące powiązanie fenotypowe między 9 cechami Boquila i liśćmi żywiciela. Liście winorośli niepodpartych rosnących na ziemi nie różniły się od liści winorośli rosnących na bezlistnych łodygach lub drzewach; pokazując, że kiedy nie ma liścia do naśladowania, pnącza nie różnią się od roślin niepodpartych. Zmierzono, że roślinożerność pozostała równa między pnącymi winoroślami a żywicielami nieobsługiwanymi. Roślinożerność była istotnie wyższa u winorośli rosnących bez podparcia niż u winorośli wspinających się po drzewach. Wreszcie, roślinożerność na winorośli wspinających się na bezlistnych żywicieli była wyższa niż na winoroślach niepodpartych. Wyniki te sugerują, że akt wspinania się nie wystarczy, aby uniknąć roślinożerców, ale dodatkowe naśladowanie wspieranych liści może zmniejszyć wskaźniki roślinożerności.
Ciekawostką dotyczącą Boquili jest to, że naśladownictwo liści może wystąpić nawet wtedy, gdy nie ma kontaktu między winoroślą a żywicielem. Wysoka plastyczność fenotypowa pozwala Boquili naśladować kilku żywicieli jednocześnie, ale nie wyjaśnia mechanizmu stojącego za jej mimikrą.
Mechanizm
Obecnie nie jest znane wyjaśnienie mimikry liści. W Boquila , ponieważ naśladownictwo obserwuje się pomimo braku fizycznego kontaktu między winoroślą a żywicielem, wspomniano o hipotezach lotnego i poziomego transferu genów roślin.
Wykazano, że lotne związki organiczne wywołują reakcje obronne w sytuacjach między roślinami i między roślinami. Zaatakowane przez roślinożerców rośliny uwalniają mieszankę substancji lotnych, która może zainicjować reakcję w liściach systemicznych, jak również w sąsiednich roślinach. Zaobserwowano, że lotne sygnały zwiększyły ekspresję genów związanych z obroną roślin i spowodowały zmiany w transkryptomie. W przypadku mimikry odpowiedzią na substancje lotne mogą być zmiany genów w roślinie, które mogą zmienić ekspresję niektórych genów i spowodować zmianę fenotypową. W pułapce na muchy Wenus stymulacja mechanoreceptorów i uwalnianie wapnia wyzwalają syntezę kwasu jasmonowego. Wykazano, że białka i enzymy biorą udział w transporcie i postrzeganiu substancji lotnych. Mogą również odgrywać rolę w przekształcaniu lotnego sygnału w reakcję produktu chemicznego, np. kwasu salicylowego i salicylanu metylu. W przypadku jemioły możliwym kierunkiem badań mógłby być pomiar zmiany poziomu azotu po mimikry, aby sprawdzić, czy azot bierze udział w postrzeganiu substancji lotnych, czy też zmienia się w wyniku percepcji.
Horyzontalny transfer genów obejmuje przemieszczanie materiału genetycznego bez przekazywania go potomstwu. Odgrywa ważną rolę w ewolucji wielu organizmów. Przypuszcza się, że przeniesienie odbywa się za pośrednictwem wektora lub jest wynikiem pasożytnictwa roślina-roślina. Niewiele wiadomo o tym, w jaki sposób ta metoda może być zaangażowana w naśladownictwo roślin, ale Gianoli i Carrasco-Urra wspominają o tym jako wyjaśnienie, że Boquila jest obserwowana w zależności od tego, do którego żywiciela roślina jest najbliżej, pomimo wcześniejszego kontaktu. Ewentualny transfer na bliskie odległości wyjaśniałby różne ilości mimikry obserwowane u Boquili i jej gospodarzy.
Interakcje roślina-roślina
Niewiele wiadomo o mechanizmach leżących u podstaw tego, w jaki sposób naśladujące rośliny i ich żywiciele są w stanie się komunikować lub czy w ogóle to robią. Rozpoznawanie krewnych byłoby obszarem do dalszych badań, ponieważ może ujawnić więcej informacji na temat niestabilnej komunikacji między roślinami. Heil i Karban zauważają, że stosowanie substancji lotnych może być kosztowne dla emitenta, co stawia kwestię konkurencji i kosztów między gospodarzem a naśladowcą. Gdyby gospodarz w jakiś sposób rozpoznał naśladowcę jako krewnego, dałoby to potencjalne uzasadnienie wymiany między nimi. Podobne do badania przeprowadzonego przez Crepy i in. w którym zauważyli, że rośliny, które rozpoznały krewnych, zmieniły pozycję liści na korzyść roślin pokrewnych rosnących w pobliżu. Zaobserwowano ścisłe powiązanie fenotypowe i można je było dalej badać. Inni dyskutowali, że zamiast komunikacji Boquila i inne rośliny podsłuchują swoich gospodarzy.
Możliwe, że zamiast czerpać korzyści wyłącznie z naśladującej rośliny, roślina żywicielska może również doświadczać zmniejszonej roślinożerności, ponieważ potencjalni roślinożercy mogą pomylić Boquilę z żywicielem. Sugerowałoby to, że związek między naśladowcą a gospodarzem jest korzystny nie tylko dla naśladowcy. Aby odpowiedzieć na te pytania, należałoby przeprowadzić dalsze badania interakcji roślina-roślina.