신호

Dec 11, 2023

Nature Communications 13권, 기사 번호: 7773(2022) 이 기사 인용

이전 연구에서는 꽃의 습도를 꿀 증발의 부주의한 결과로 간주했으며, 이는 꿀을 찾는 수분 매개자에 의해 신호로 이용될 수 있습니다. 대조적으로, 밤에 피는 꽃인 Datura wrightii와 그 매나방 수분 매개자인 Manduca sexta에 대한 우리의 학제간 연구는 꽃의 상대 습도가 이 시스템에서 상호 유익한 신호로 작용한다는 것을 보여줍니다. 큐 기반 기능과 신호 기반 기능의 차이점은 세 가지 실험 결과를 통해 설명됩니다. 첫째, 흰독말풀의 꽃 습도 구배는 다른 종에 대해 보고된 것보다 거의 10배 더 크며 수동적(과즙 증발) 과정보다는 활성(기공 전도) 과정의 결과입니다. 이러한 습도 구배는 바람에 직면하여 유지되며 나방이 방문한 지 몇 초 이내에 재구성되므로 사막 식물에 상당한 생리학적 비용이 발생합니다. 둘째, 흰독말풀의 물 균형 비용은 Manduca 나방의 방문 증가와 그에 따른 꽃가루 수출 증가를 통해 보상됩니다. 우리는 꽃의 습도와 꿀 보상이 실험적으로 분리된 경우에도 나방이 습한 꽃에 선천적으로 끌린다는 것을 보여줍니다. 더욱이 나방은 더듬이 흡습 감각 기관을 통해 습도의 미세한 변화를 추적할 수 있지만 이러한 감각 기관이 실험적으로 폐쇄되면 그렇게 하지 못합니다. 셋째, 습한 꽃에 대한 선호는 꿀을 채취하는 동안 꽃 취급에 드는 에너지 비용을 줄임으로써 매나방에게 이익이 됩니다. 종합적으로 말하자면, 이러한 발견은 꽃의 습도가 매나방에 의한 꽃 선택의 최종 단계를 중재하는 신호로 기능하여 이 야행성 식물 수분 매개자 시스템에서 꽃 문턱을 넘어서는 시각 및 후각 신호의 매력적인 기능을 보완할 수 있음을 시사합니다.

꽃가루 매개자가 꽃 특성에 끌리는 공간적 규모는 수분 매개자 채집 효율성1, 자원 분할2 및 식물 유전자 흐름3,4에 중요한 영향을 미칩니다. 꽃 향기와 색깔은 미터 규모의 수분 매개자를 유인할 수 있지만5,6,7,8,9, 다음과 같은 추가 정보가 없으면 수분 매개자가 꽃의 문지방(mm에서 cm 거리)에 도달하면 더 이상 정보를 제공하지 않습니다. 대조되는 꿀 가이드10, 향기로운 꽃가루11 또는 꿀12. 최근에 채집된 꽃은 이전 방문객이 꿀이나 꽃가루를 제거한 후에도 몇 분에서 몇 시간까지 향이 나고 부풀어오르며 착색된 상태로 남아 있을 수 있지만 수분매개자는 검사 시 착륙하지 않고 일부 꽃을 거부하는 것이 일반적으로 관찰됩니다13,14. 수분 매개자는 꽃이 피는 식물의 패치를 탐색할 때 보다 신뢰할 수 있는 정보 소스를 기반으로 꽃과 가까운 거리에서 그러한 결정을 내릴 가능성이 높습니다15,16. 예를 들어, 꽃의 1차 대사 및 증산은 새로 열린 꽃의 헤드스페이스(mm에서 cm 거리) 내에서 이산화탄소(CO2) 농도와 상대 습도(RH)의 기울기를 생성합니다. 이는 수분 매개자가 탐색을 시작하기 전에 꿀 가용성을 보다 확실하게 나타냅니다. 꽃을 방문하다17,18.

모든 동물은 길을 찾고 생존하기 위해 신호(주변 환경에서 사용할 수 있는 감각 정보)를 활용합니다. 다른 유기체의 움직임이나 신진 대사에 의해 실수로 단서가 생성되면 도청자가 이를 악용할 수 있습니다19. 의사소통의 맥락에서 호흡하는 동물(발신자)이 CO2를 내뿜을 때 근처 모기(수신자)에게 잠재적인 혈액 식사에 대해 경고하며 신호를 보낸 사람에게 해로운 결과를 초래합니다20. 대조적으로, 신호는 발신자와 수신자 간의 통신을 중재하여 평균적으로 양측 모두에게 적합성 이점을 제공합니다19,21. 신호 분류 및 진화22,23에 대한 오랜 논쟁에도 불구하고 행동주의자들은 다음 기준을 사용하여 신호와 신호를 구별합니다. (1) 발신자는 명확하고 측정 가능한 정보를 제공합니다. (2) 수신자와 통신할 목적으로 진화했습니다. 수신자의 독특한(예: 상태 변경) 반응으로 인해 (4) 평균적으로 양 당사자 모두에게 유리한 적합성 결과가 발생합니다19,22,23. 또한 예외가 존재하지만 대부분의 신호는 부정 행위에 대한 진화적 안정성을 보장하는 것으로 생각되는 상당한 대사, 사회적 또는 건강 관련 비용을 발생시킵니다24. 식물-꽃가루 매개자 통신에서 꽃 신호는 "색인"(형태와 내용이 물리적으로 연결됨), "아이콘"(형태는 내용과 유사하지만 분리될 수 있음) 또는 "기호"(형태와 내용)로 진화할 수 있습니다. 임의로 또는 통계적으로 연결되어 있습니다22).