Эвкалипты - символ австралийского пейзажа, но их генеалогическое древо окутано тайной.

Эвкалипты эволюционировали, чтобы доминировать в ландшафте Австралии. (Getty Images: Южные пейзажи Австралии)

Дин Николле изо всех сил пытается назвать свой любимый вид эвкалипта.

"Если бы мне пришлось записывать название, мой любимый вид менялся бы каждый день", -говорит он.

"Это зависит от того, нахожусь ли я в поле или нахожусь в дикой природе, или от того, что в данный момент цветет, или от цвета коры".

Но есть один вид, признает он, который занимает особое место в его сердце в любое время года, потому что он такой редкий.

Камедь Сеппельта (E. cerecea) встречается редко и обладает необычными свойствами. (Предоставлено: Дином Николле)

Камедь Сеппельта (Eucalyptus ceracea) встречается только в нескольких местах в отдаленном районе Кимберли в Западной Австралии.

Маленькое низкорослое деревце с большими шарами оранжевых цветов на фоне сероватых листьев и оранжевой волокнистой коры.

"Я видел это в полевых условиях только один раз", - говорит доктор Николле.

И это один из немногих видов, которые не растут в его дендрарии в Южной Австралии.

Дин Николл в дендрарии Currency Creek, одной из самых важных коллекций растений в мире. (Предоставлено: Дином Николле)

Доктор Николле начал собирать саженцы эвкалипта почти 30 лет назад, когда ему было 16 лет.

"Трудно сказать, что меня привлекло в эвкалиптах … Я думаю, это то, что вы видите повсюду в ландшафте", - говорит он.

"Одна из вещей, которая меня очаровала, - это огромное количество видов".

Около 900 видов эвкалиптов самых разных форм и размеров доминируют в ландшафте Австралии, от Альп до засушливых внутренних районов и от Тасмании до тропиков.

Есть также несколько видов, которые обитают только в Юго-Восточной Азии.

Доктор Николле в настоящее время посадил около 95 процентов всех видов эвкалиптов — даже снежную камедь с прохладным климатом (E. pauciflora) - на своем участке в Валютном ручье в дождевой тени горных хребтов Лофти.

Его лучший выбор на данный момент - малли с лопастными плодами (E. preissiana) из Западной Австралии.

Малли с лопастными плодами цветет с зимы до весны. (Предоставлено: Дином Николле)

"Это один из тех эвкалиптов, о которых люди не думают, когда слышат название камедное дерево или эвкалипт", -говорит он.

Его дендрарий был предложен в качестве места для фильма "Эвкалипт", основанного на романе Мюррея Бейла.

Но что еще более важно, коллекция доктора Николле проливает свет на генетические корни и ветви генеалогического древа эвкалипта и на то, как он стал эволюционной историей успеха, которая продолжает расти.

Клянусь жвачкой! Откуда они взялись?

Эвкалипты относятся к семейству миртовых, обширной группе из почти 6000 видов растений, в которую входят бутылочные щетки, папоротники, лилли пилли и гуава.

Ученые собирают генеалогическое древо эвкалипта по кусочкам с тех пор, как французский магистрат и увлеченный ботаник Шарль Луи Л"Эритьер де Брутель придумал это название в 1788 году.

Он использовал термин "эвкалипт" для описания покрытых твердой оболочкой цветочных почек растения, собранного на острове Бруни во время третьего путешествия Джеймса Кука, и назвал новый вид Eucalyptus obliqua.

Род Эвкалипт, который включает в себя основную часть видов, которые мы видим сегодня, был первой из трех основных групп, которые ботаники использовали для описания эвкалиптов на основе формы их цветов и плодов.

Вторая группа - Angophora, которая включает около 12 видов из восточной Австралии, таких как потрясающая сиднейская красная камедь (A. costata).

Его можно было бы назвать сиднейской красной камедью (A. costata), но это дерево распространено вдоль восточного побережья от юго-восточного Квинсленда до Нарумы и на запад до Голубых гор. (Фликр: Пойтр)

Третья (и горячо оспариваемая) группа - это щитковидные, или кровохлебки.

В эту группу, которая была отделена от Angophora в 1995 году, входят виды, встречающиеся по всему северу, такие как камедь с ароматом лимона (C. citriodora) и несколько видов камедей-призраков в центральной Австралии.

Призрачная камедь - это общее название целого ряда видов щитовок, произрастающих в Центральной и Западной Австралии. (Предоставлено: Анника Блау)

Есть также несколько видов на юго-западе Западной Австралии, таких как красная цветущая камедь (C. ficifolia).

Красная цветущая камедь (C.ficifolia), прославившаяся благодаря Мэй Гиббс, является фаворитом на обочине. (ABC: Тайн Логан)

Широко известные как "камедные деревья", виды этих трех групп эвкалиптов стали доминировать на нашем континенте, как ни одна другая группа растений в мире.

Но откуда они взялись?

В летописи окаменелостей очень мало подсказок, говорит Дэвид Кэнтрилл, исполнительный директор по науке Королевского ботанического сада в Виктории.

"Летопись окаменелостей на самом деле довольно скудна, учитывая, насколько они важны для австралийской растительности", -говорит профессор Кантрилл.

Самые старые из известных окаменелостей - это отпечатки плодов, цветов и листьев, которые были зажаты между слоями вулканических отложений 52 миллиона лет назад.

Эти окаменелости плодов эвкалипта возрастом 52 миллиона лет были обнаружены в Патагонии. (Предоставлено: Гандольфо и др./PLOS)

"У него такие исключительные детали... что позволяет вам сказать: "Это определенно эвкалипт", - говорит профессор Кантрилл.

Деревья росли на берегу озера в теплый эоценовый период на территории современной Патагонии, которая когда-то была соединена с Антарктидой и Австралией на суперконтиненте Гондвана.

"Только потому, что южноамериканские виды являются самыми древними [в летописи окаменелостей], это не значит, что они произошли именно оттуда",- говорит профессор Кантрилл.

Так могли ли эти деревья или предки этих деревьев жить в Антарктиде до того, как континенты раскололись?

Профессор Кантрилл и его команда изучают эту возможность, но до сих пор среди ископаемых видов растений из Антарктиды не было обнаружено эвкалиптов.

Ископаемые свидетельства эвкалиптов в Австралии также очень неоднородны.

"Есть довольно много мест, где ископаемые листья были названы эвкалиптом, но поскольку там нет ни цветов, ни плодов, эти записи считаются сомнительными",- говорит он.

Они также намного моложе патагонских окаменелостей.

"Большинство [австралийских] записей относятся к отложениям, возраст которых моложе 30 миллионов лет", -говорит он.

Связи с генеалогическим древом

Хотя мы не знаем, откуда взялись эвкалипты, исследования ДНК начинают заполнять пробелы в том, как связаны различные виды.

Эндрю Торнхилл секвенировал ДНК более 700 видов эвкалиптов, включая образцы с деревьев в дендрарии доктора Николле, и их близких родственников в тропических лесах, которые

Семейство эвкалиптовых включает семь родов: четыре рода, которые содержат древние деревья тропических лесов; и три рода, которые мы все вместе называем камедными деревьями: эвкалипт, щитовка и ангофора. (Предоставлено: The Conversation/Эндрю Торнхилл)

"Это похоже на остатки или последних живых родственников того, как, вероятно, выглядели первоначальные эвкалипты", - говорит доктор Торнхилл из Университета Аделаиды и Государственного гербария Южной Австралии.

Деревья, которые мы знаем как камедные деревья в линиях эвкалипта, коримбии и ангофоры, отделились от своего общего общего предка с мезикалиптами и ньюкалиптами около 58 миллионов лет назад.

Некоторые из самых глубоких родословных эвкалиптов насчитывают 40-44 миллиона лет.

К ним относятся близкородственные виды, такие как желтый тингл (E. guilfoylei) из Западной Австралии и сальное дерево (E. microcorys) из северного Нового Южного Уэльса.

Сальное дерево (E. microcorys) из Квинсленда - одна из старейших линий эвкалиптовой группы. (Викисклад: Casliber)

По словам доктора Торнхилла, тот факт, что эти два дерева живут в изолированных местах на разных концах страны, говорит о том, что в то время в Австралии существовали и другие виды, которые сейчас вымерли.

"На самом деле выяснить, где они начинались, почти невозможно, не имея летописи окаменелостей".

Многие западноавстралийские виды, такие как джарра (E. marginata), появились в древе ДНК около 30 миллионов лет назад.

Кинг Джарра (E. marginata) - одно из самых высоких деревьев в национальном парке Веллингтон, недалеко от Пембертона в Западной Австралии. (Фото: Аманда Слейтер)

Но основная часть видов, которые мы видим сегодня, эволюционировала в восточной Австралии между 10 и 2 миллионами лет назад.

Некоторые из самых молодых видов включают высокие лесные деревья на юго-востоке Австралии и Тасмании, такие как могучая рябина (E. regnans) и сиднейская голубая камедь (E. saligna).

Рябина обыкновенная (E. regnans) - самое высокое цветущее растение в мире. (Предоставлено: Стивен Пирс, The Tree Projects)

"Вполне вероятно, что как только эвкалипты попали на новую территорию, они взорвались, плюс континент продолжал становиться теплее и суше, что дало им шанс вытеснить деревья-конкуренты", - говорит доктор Торнхилл.

Виды восточного и западного побережья также были разделены пологим поднятием равнины Нулларбор с морского дна, что привело к очагам локализованной диверсификации.

"Эсперанс по-прежнему остается одним из самых разнообразных мест произрастания эвкалипта", - говорит доктор Торнхилл.

Голубые горы и граница Нового Южного Уэльса и Квинсленда - другие горячие точки разнообразия.

Есть также некоторые виды эвкалипта, такие как радужная камедь (E. deglupta), которые произрастают в Юго-Восточной Азии.

Радужная камедь (Eucalyptus deglupta), обитающая на Филиппинах, разошлась всего около 1 миллиона лет назад. (Викисклад: Kazdams)

Большинство этих видов эволюционировали только за последние 1-2 миллиона лет.

"Они недавно сбежали из Австралии", - говорит он.

Между тем, генетическое картирование двух других родов — Corymbia и Angophora — показывает, что виды в каждом роде разошлись друг от друга между 30 и 6 миллионами лет назад.

К более старым родословным Corymbia, как и эвкалипта, относятся западноавстралийские виды, такие как красная цветущая камедь (C. ficifolia) и марри (C. calophylla) — два вида, ставшие знаменитыми благодаря деткам мармелада Мэй Гиббс.

Серия детских рассказов "Gumnut Babies" отражает флору юго-западной части Западной Австралии, где выросла Мэй Гиббс. (Викисклад)

К более молодым видам относится камедь с ароматом лимона (C. citriodora) из северо-восточной Австралии.

Но есть аномалии в том, как некоторые виды связаны друг с другом, что разжигает споры о том, нужно ли разделить Corymbia на две группы, объединить обратно с Angophora или наоборот.

"Камнем преткновения является то, что генетические данные не дают окончательного ответа", - говорит доктор Торнхилл.

"Иногда Angophora находится внутри Corymbia, а иногда она находится рядом с Angophora.

"Если бы это зависело от меня... [они] должны быть объединены".

Мастера адаптации

Успех эвкалиптов сводится к их способности быстро адаптироваться к природе окружающей среды и даже изменять ее.

Они разработали стратегии привлечения местных опылителей.

Эвкалипт молодой встречается в пустыне Великая Виктория и является излюбленной пищей западного карликового опоссума. (Викисклад: Гнангарра)

Общее эмпирическое правило (хотя всегда есть исключения) состоит в том, что виды с яркими красными, розовыми, оранжевыми или желтыми цветами привлекают птиц и мелких млекопитающих.

"Как правило, виды, опыляемые птицами или мелкими млекопитающими, такие как медоносные опоссумы, имеют более крупные и яркие цветки, но их меньше",- говорит доктор Николле.

Размер цветка также зависит от размера плода (или камедного ореха, как их ошибочно называют многие люди).

Чем ниже растет вид, тем более древесными и крупными получаются плоды.

По словам доктора Николле, это может быть стратегией защиты завода от пожара.

"У более крупных лесных пород деревьев, где капсулы расположены выше или где они ежегодно сбрасывают свои семена, цветки меньше".

Многие виды в восточной Австралии имеют маленькие белые или кремовые цветки, которые привлекают насекомых.

Цветки E. tereticornis, широко известные как красная камедь, синяя камедь или красная камедь из восточной Австралии. (Викисклад: Этель Трубкозуб)

Эвкалипты также эволюционировали, чтобы содержать эфирные масла в своих листьях.

"Эфирные масла, вероятно, эволюционировали как защитный механизм", -говорит Карстен Кулхайм из Мичиганского технологического университета.

Но мы только начинаем понимать генетику, лежащую в основе этих масел, говорит доктор Кулхайм.

Листья эвкалипта покрыты сальными железами, которые содержат химические вещества, известные как терпены. (Фото: Гарри Роуз)

"На самом деле недостаточно информации о том, какой тип терпенов (основной компонент эфирных масел) присутствует в каких видах".

Например, речные красные камеди (E. camaldulensis) сильно различаются по производству эфирных масел в зависимости от того, где они живут.

"Это имеет смысл, потому что в Западной Австралии другие насекомые и травоядные, чем в Новом Южном Уэльсе или южной Виктории", - говорит он.

Доктор Кульхайм считает, что наряду с пониманием того, как эти химические вещества могут играть роль в защите растений от болезней, они также могут стать важными источниками биотоплива в будущем.

Камедь ред-ривер (E. camaldulensis) встречается вдоль водных путей по всей Австралии. (Региональный и местный телеканал ABC: Дэмиен Пек)

Но адаптация, которая, вероятно, дала эвкалиптам преимущество над их собратьями из тропических лесов, заключалась в способности использовать огонь.

С одной стороны, химические вещества, содержащиеся в их листьях, делают их очень легковоспламеняющимися. Но, с другой стороны, большинство видов отскакивают от огня из почек под корой или у основания ствола.

Большинство эвкалиптов прорастают после пожара, но некоторые виды, такие как альпийский ясень (E. delegatensis) и многие виды молоток из Западно-австралийского пшеничного пояса, могут размножаться только из семян. (FlickR: Альфа)

"Это что-то вроде вопроса о курице и яйце, что было первым: высокая концентрация эфирных масел или эпикормовое прорастание?" Доктор Кулхайм говорит.

Доктор Торнхилл согласен.

"Вполне возможно, что они сделали старый разделяй и властвуй в тропическом лесу.

"Постепенно они просто вытеснили все остальные деревья тропического леса, сбросили свои листья и подожгли себя, а затем распространились немного дальше.

"Чем больше они захватывают, тем суше становится".

Они также размножаются друг с другом, что помогло им распространиться подобно лесному пожару.

Эволюция происходит на ваших глазах

В отличие от многих растений, различные виды эвкалиптов могут скрещиваться для получения потомства, которое в конечном итоге становится новым видом или подвидом.

"Другие группы растений, как правило, не гибридизуются, потому что у них есть рецепторы несовместимости на растениях или в стилистике и стигматизации, которые препятствуют гибридизации", - объясняет профессор Кантрилл.

Сезоны цветения разных эвкалиптов часто пересекаются, создавая эволюционное время бума с помощью птиц и пчел.

По словам Джастина Боревица из Австралийского национального университета, одно из лучших мест, где можно увидеть, как это происходит у вас на глазах, - это дендрарий Дина Николле.

Профессор Боревиц и его команда анализируют генетику всех видов, произрастающих в Валютном ручье, чтобы понять, насколько адаптируемыми будут эвкалипты перед лицом меняющихся условий окружающей среды.

"Это своего рода хорошая новость о том, что внутри и между близкородственными видами существует огромный адаптивный потенциал и генетическое разнообразие".

Желтая коробочка (E. mellidora) легко скрещивается и дает превосходный на вкус мед. (Викисклад: Fir00002)

Например, желтая коробочка (E. melliodora) и белая коробочка (E. albens), которые являются одними из самых молодых линий в генеалогическом древе, имеют историю гибридизации и имеют большое генетическое разнообразие.

"Когда вы сажаете семя, даже с одного дерева, появляется так много разных вещей.

"Я всегда шучу с людьми, что в нашем следующем поколении Currency Creek будет больше разнообразия, чем когда-либо существовало в эволюционной истории эвкалиптов, потому что Дин посадил все эти деревья рядом друг с другом, и они скрещивались".

Так когда же что-то становится новым видом, чтобы добавить его к генеалогическому древу?

Это может быть сложно сделать без генетики, потому что эвкалипты - настоящие оборотни.

Тасманийская голубая камедь (E. globulus) при благоприятных условиях может вырасти до 100 метров в высоту. (Предоставлено: Дином Николле)

Например, тасманийская голубая камедь (E. globulus) является вторым по высоте видом эвкалипта. В защищенных долинах он может достигать 100 метров в высоту, но на побережье это низкорослое дерево высотой 2-3 метра.

Хотя благодаря естественному отбору у него развились черты, позволяющие выживать в различных условиях, это все тот же вид.

Но со временем у разных популяций одного и того же вида могут развиться отдельные генетические линии, если они станут изолированными и больше не будут размножаться друг с другом.

Выращивая различные виды деревьев в одних и тех же условиях окружающей среды в Currency Creek, ученые могут определить, в какой степени внешний вид растения обусловлен генетикой, а в какой - окружающей средой.

"Иногда ботаник называет новый вид на основании того, что в дикой природе он выглядит совсем по-другому", - говорит доктор Николле.

"Но когда вы выращиваете его с близкородственными видами в обычном саду, таком как дендрарий, и он оказывается точно таким же, тогда вы, конечно, разочаровываете ботаника".

Источник:https://www.abc.net.au/news/science/2022-07-31/eucalyptus-native-trees-evolution-dominate-australia-landscape/101229092