Камелии с самурайским характером: раскрыт путь цветка после изоляции Японских островов
На эволюцию растений влияют геологические и климатические изменения, миграции и адаптация к новым условиям. Род Camellia, насчитывающий более 100 видов, произрастающих главным образом в Восточной Азии, является представителем умеренно-теплолюбивых растений Китайско-японского флористического региона.
В Японии произрастают четыре вида камелий, наиболее известными из которых являются Camellia japonica и Camellia rusticana. C. japonica широко распространена от японской префектуры Аомори в прохладно-умеренной зоне до субтропиков Тайваня и прибрежных районов Китая, что свидетельствует о ее высокой приспособляемости к различным климатическим условиям.
Напротив, C. rusticana — это растение побережья Японского моря, адаптированное к условиям обильных снегопадов. Обычно считается, что растения, относящиеся к этому региону, произошли от близкородственных видов, обитающих на материковом тихоокеанском побережье, и считается, что C. japonica и C. rusticana также произошли по этой схеме.
Исходя из этой идеи, ботаники выдвинули предположение, что C. rusticana отделилась от C. japonica в результате адаптации к заснеженным условиям. Однако эта гипотеза не была полностью проверена с научной точки зрения.
Исследование, опубликованное в журнале Ecology and Evolution, было направлено на выяснение эволюционной истории этих двух видов путем анализа изменений в их распространении с использованием генетического анализа и моделирования экологических ниш.
Филогенетический анализ выявил четкую дифференциацию между C. Japonica и C. rusticana с одной стороны и близкородственным континентальным видом C. Chekiangoleosa с другой. По оценкам, их общий предок разошелся примерно 10 миллионов лет назад в позднем миоцене, что совпало с отделением Японского архипелага от континента.
Два вида разошлись одномоментно из-за географической изоляции, что противоречит предыдущей гипотезе о том, что C. rusticana произошел от C. japonica в ответ на четвертичные ледниковые циклы.
Популяции C. japonica делятся по трем территориям произрастания: северная Япония, южная Япония (а также материковый Китай и Корея) и регион Рюкю-Тайвань. Северная популяция значительно отличается от двух других.
Прослеживая их эволюционную историю, мы видим, что южная популяция отделилась от северной примерно 3,3 миллиона лет назад, затем популяция Рюкю-Тайваня отделилось от южной популяции 1,8 миллиона лет назад, и, наконец, континентальная популяция отделилась от южной популяции 27 000 лет назад.
Эти находки указывают на то, что C. japonica, которая первоначально мигрировала с континента на Японский архипелаг, позже эволюционировала и в конечном итоге повторно колонизировала континент. Обратная колонизация является ключевым доказательством того, что острова не являются эволюционным тупиком, а могут служить источниками генетического разнообразия для континентальных популяций.
Исследование не только проливает свет на эволюционную историю камелии, но и показывает, как формирование Японского архипелага повлияло на эволюцию растения.
«Изучая историю камелий, мы можем по-новому взглянуть на эволюционные процессы других растений, эндемичных для Японии», — говорит доктор Харуе Абэ. Кроме того, исследование направлено не только на то, чтобы понять прошлое, но и на то, чтобы спрогнозировать будущие изменения в распространении растений».
«На фоне глобального потепления понимание того, как виды камелии могут изменить ареалы обитания, становится все более важным. Наши результаты послужат ключевым ориентиром для прогнозирования других изменений в растительном царстве», — подчеркнула доктор Харуе Абэ.
