I fjällen för att prata om barrträd. Del 2: Fjällen

Eftersom det är dagsljus dygnet runt tillbringade jag och andra kvällar och ibland nätter med att vandra i fjällen vid hotellet. Fotot är taget vid 11-tiden på kvällen.
Foto av mig taget vid 11-tiden på kvällen. Fotograf: Henrik Aspeborg (med min kamera)

Det var som sagt inget vidare väder när vi var i Björkliden. Jag försökte ta lite snygga bilder på Lapporten, som jag kunde se från hotellrummet, men den var täckt av låga moln nästan hela tiden. Lyckades i alla fall få några hyggliga foton. Eftersom det är midnattssol nu i norra Norrbotten är det dagsljus även på kvällar och nätter. De flesta av konferensdeltagarna tyckte att midnattssolen var spännande, men för vissa svalnade entusiasmen när de fick problem med att sova. Hotellet hade rejält tjocka gardiner i fönstren, vilket gjorde rummen rätt mörka, men det räckte inte för alla.

Lapporten
Lapporten
Smörboll (Trollius europaeus)
Smörboll (Trollius europaeus)

Jag och andra drog fördel av ljuset och tillbringade en del tid sent på kvällarna med att vandra i fjällen. Mycket blommor hade redan slagit ut, och jag såg några fina vattenfall. Tyvärr var de fjällbjörkar som fanns i området huvudsakligen kala, efter att ha fått bladen uppätna av björkmätarlarver. Det är nu andra året i rad som det är utbrott av björkmätarlarver uppe i Björklidenområdet, och det gör att fjällbjörkarna ser kala och döda ut. De kala grenarna utan löv gjorde utsikten mycket tråkigare.

Björkmätarlarver äter upp fjällbjörkarnas blad.
Björkmätarlarver äter upp fjällbjörkarnas blad.
Björkar som attackerats av björkmätarlarver står bredvid de som fortfarande har löv.
Björkar som attackerats av björkmätarlarver står bredvid de som fortfarande har löv.
Vattenfall. Uppe i bergen fanns det fortfarande kvar en del snö.
Vattenfall. Uppe i bergen fanns det fortfarande kvar en del snö.

Sista natten skulle gruppen gå en guidad ”midnattssolsvandring” upp på fjället. Idén var inte så tokig, men solen envisades tyvärr med att gömma sig bakom molnen. Dessutom blåste det rejält kallt när vi kom upp på kullarna, och efter allt regnande var stigen snarare ett träsk på flera ställen. Trots detta dök många av deltagarna upp i kläder (och skor) som hade passat bättre för en shoppingrunda på stan än för att vandra i fjällen. Fjällen är trots allt fjällen, även om detta bara var en kort promenad på några kilometer. Dessa människors reaktioner när de, lite för sent, insåg sitt misstag var nog det roligaste på hela resan (ja, ja, jag vet att det är lite taskigt av mig, men det var verkligen komiskt).

Fjällbäck
Fjällbäck
Visst ser stenen ut lite som en groda?
Visst ser stenarna ut som en groda?

Årets första hemodlade jordgubbe

Årets första hemodlade jordgubbe
Årets första hemodlade jordgubbar

I veckan har jag ätit årets första hemodlade jordgubbe. Mums!

Jordgubben är en hybrid mellan olika sorters smultron. Själva jordgubbarna är, trots sin kulinariska klassificering, inga bär. När jordgubbsblomman befruktas bildas ett hormon, auxin, som får blombotten att svälla upp och bilda själva jordgubben. Frukterna är istället de små gula prickarna på jordgubben.

Auxin är ett av de viktigaste växthormonerna, och det är inblandat i alla möjliga processer i växter. Auxin är inblandat i så mycket att uttrycket ”auxin gör allt” har blivit närmast en klyscha inom växtfysiologin.

Skönheten och odjuret

Björkhängen
Björkhängen

Nog är pollensäsongen igång alltid. Det märks genom att ögonen börjar klia och näsan rinna så fort jag kommer utanför dörren. Alltså borde det finnas aspblommor att samla in till mina experiment. Egentligen vore det bättre att använda blommor från amerikansk jättepoppel för experimenten, men det är lite dåligt med jättepopplar här i krokarna så asp får duga.

I vanliga fall växer det asp var man än vänder sig, men när man behöver få tag i en blommande asp finns de plötsligt ingenstans. Speciellt inte själva blommorna. De irriterande björkarna däremot verkar ha hur mycket blommor (och pollen) som helst.

Även om jag inte hittade några aspblommor på dagens promenad, så hittade jag i alla fall andra fina vårblommor. Blåsippor, vitsippor och snödroppar blommade alla längs den rätt slingriga väg jag gick till mataffären.

 

Vitsippor
Vitsippor
Blåsippor

 

 

 

 

Snödroppar
Snödroppar

Pollineringens historia

Att blommo2009_08020166rnas och insekternas evolution har följts åt och drivit på varandra är ingen nyhet, men hur uppstod detta samarbete? Darwins klassiska teori om naturligt urval fungerar utmärkt för att förklara varför samarbetet mellan blommor och pollinerare fortsatte och utvecklades vidare när det väl uppstått, men förklarar inte hur och när samarbetet uppstod till att börja med.

Naturligt urval innebär i korthet att de individer som är bäst anpassade till sin livsmiljö är mest sannolika att få barn som i sin tur överlever till vuxen ålder och själva blir föräldrar. Naturligt urval är en konsekvens av två saker. Att resurserna inte är oändliga och att olika individer av samma art inte är helt identiska och därmed inte har samma förutsättningar. Dessa två observationer kan verka självklara, men dessa enkla insikter har ofta ignorerats och förnekats av religiösa och ideologiska skäl.

Ofta förutsätts det att insektspollinering var en innovation som uppstod med blommorna. Det stämmer inte. De nakenfröiga växterna har också pollen som behöver föras till fröämnena i honkottarna. Idag är barrträd och ginkgo undantagslöst vindpollinerade, men både kottepalmer och gnetaler är insektspollinerade.

Gnetaler producerar söta pollineringsdroppar både han- och honkottar, vilket lockar pollinerare. Kottepalmer producerar också pollineringsdroppar, men de är inte lika söta. Deras pollinerare äter istället pollen och andra växtdelar. Möjligen lockas insekterna till kottarna av att pollineringsdropparna luktar gott (om man är en insekt). Även barrträd och ginkgo har pollineringsdroppar. De utsöndras från fröämnena och används för att suga in pollen i själva fröämnet och att för att få pollenkornen att gro.

Den äldsta fossila växten med anpassningar som associeras med insektspollinering var en fröormbunke som levde under karbonperioden. Insektspollinering blev dock aldrig något dominerande mode bland fröormbunkar som generellt föredrog vindpollinering. Även under Mesozoikum var kottepalmer och gnetaler insektspollinerade, och under senare delen av perioden dök ju blomväxterna också upp, men under Mesozoikum fanns dessutom insektspollinerade barrträd (specifikt familjen Cheirolepidiaceae) och bennettiter. Bennettiterna var en utdöd grupp av fröväxter som hade tvåkönade kottar och två integument i fröämnena. Eftersom deras kottar påminde en aning om blommor har de ofta kopplas till blomväxternas evolution, men hur det ligger till med den saken är inte avgjort.

De nakenfröiga växterna använde alltså insektspollinering långt innan det fanns några blommor. De använder dessutom åtminstone delvis samma sorts signaler som blommorna för att locka pollinerare. Den uppenbara slutsatsen är därför att blomväxterna sannolikt helt enkelt övertog sina pollinerare från de nakenfröiga växterna. Blommornas insektspollinering var inte alls någon innovation! Blomväxterna övertog och vidareutvecklade ett samarbete som redan var gammalt och väl inarbetat. Att blomväxterna och insekterna sedan tillsammans tagit detta samarbete till helt nya höjder är en annan historia.

Kommentar: Gnetaler är mitt egenpåhittade namn på växter i ordningen Gnetales, vilken idag består av de tre släktena Gnetum, Ephedra och Welwitschia. Så vitt jag vet finns det inget etablerat svenskt namn på ordningen, vilket behövs om man ska kunna prata om fröväxternas evolution på svenska.

Referens: Labandeira m.fl. (2007) Pollination drops, pollen, and insect pollination in Mesozoic gymnosperms. Taxon 56, s. 663 (tips: googlar du lite kan du hitta denna artikel som gratis pdf)

Kronbladen körde fast

I decennier har forskare som försöker ta reda på hur växtkroppen bildas fokuserat stenhårt på generna, men på senare tid har det börjat dyka upp en del intressanta artiklar som lyfter fram de mekaniska krafternas betydelse. En sådan dök upp i senaste numret av Plant Physiology, där japanska forskare studerat muterade backtravsplantor (Arabidopsis thaliana) där kronbladen fastnar mellan foderbladen och ståndarna och inte lyckas växa ut ordentligt. Istället knycklas de ihop och resultatet ser ut ”som bokstaven N” enligt forskarna. Det är väldigt trångt mellan foderbladen och ståndarna även i normala blomknoppar, men där har kronbladen ändå inga problem att knuffa sig fram och växa förbi både foderblad och ståndare. Forskarna testade att plocka bort mutantens foderblad, och det löste problemet. Det tyder på att deformationen av kronbladen verkligen orsakades av att de rent fysiskt fastnade mellan foderbladen och ståndarna och inte av själva mutationen. Varför fastnade då kronbladen i de mutanta blommorna?

Forskarna döpte mutanten till folded petals 1 (fop1) vilket betyder ungefär vikta kronblad, mutant nummer 1.  Det visade sig att fop1 har en mutation i en gen som heter WSD11 (och numera också FOP1). WSD11 tillhör en genfamilj som är känd för att vara inblandad i tillverkningen av vax och fett (triglycerider), vilket gav forskarna idén att WSD11 skulle kunna vara inblandad i att tillverka smörjmedel på ytan av kronbladen. Avsaknaden av detta smörjmedel i mutantens blommor skulle kunna förklara varför dess kronblad fastnar. Forskarna kunde visa att proteinet WSD11 verkligen är närvarande i det yttersta cellagret i växande kronblad, vilket stärker hypotesen. De presenterar dock inga faktiska bevis för vad denna gen har för funktion, utan hypotesen är baserad på funktionen hos liknande gener. En alternativ förklaring som författarna själva för fram är att WSD11 skulle kunna göra kronbladens celler mer rigida istället. Vad genens funktion än är så visar studien att fysiskt utrymme och friktion mellan närliggande organ är viktiga faktorer vid bildandet av nya organ, vilket är något som forskare i allmänhet inte tänkt särskilt mycket på.

Referens: Takeda m.fl. (2013) Physical Interaction of Floral Organs Controls Petal Morphogenesis in Arabidopsis. Plant Physiology 161, s. 1242

 

Blommor och humlor kommunicerar med elektricitet

Blommor ökar sina chanser att bli pollinerade genom att sända ut signaler som når flera olika sinnen samtidigt hos deras pollinerare. Djuren ser färger och former, de luktar på dofterna och deras känsel ger dem information om ytstrukturen. Nu har forskarna upptäckt att humlor har ytterligare ett sinne som de använder för att kunna känna igen blommor. De kan känna formen på blommornas elektriska fält.

Flygande insekter som t.ex. humlor är normalt positivt laddade medan blommor har negativ elektrisk potential. Det finns därför en elektrisk spänning mellan de två när de befinner sig nära varandra. Det är känt sedan tidigare att elektriska fält hjälper till att överföra pollen, och att blommans elektriska potential förändras när den blivit pollinerad. Vad som inte var tidigare känt är att humlor kan avläsa formen och styrkan på blommors elektriska fält och använda denna information för att hitta blommor som ger bra med mat.

Växer är naturligtvis jordade via kontakten med marken, men det finns ändå tillräcklig potentialskillnad mellan blommorna och atmosfären för att ett elektriskt fält ska uppstå. Formen på detta fält beror på blommans form, och skiljer sig alltså åt mellan olika typer av blommor. Det visade sig att humlor kan lära sig känna igen blommor som ger bra med mat baserat enbart på skillnader i blommornas elektriska fält. Dessutom påverkas blommans elektriska potential när det kommer i kontakt med en humla, vilket skulle kunna tala om för nästa humla som kommer flygande att ”här har nyss någon annan varit och ätit”. Den ändras som sagt också när blomman pollinerats, vilket antagligen betyder ”nu är maten slut”.

Dominic Clarke, Heather Whitney, Gregory Sutton och Daniel Robert. Detection and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees. Science,  21 februari 2013. DOI: 10.1126/science.1230883

Se också vetenskapsradion.

Amborella är sekvenserad

I sydvästra Stilla havet, öster om Australien, finns en ögrupp som har en speciell plats i hjärtat hos alla trädälskare – Nya Kaledonien! Här finns många unika och spännande arter av både växter och djur. En mycket viktig sådan för evolutionsbiologerna är det lilla trädet Amborella trichopoda, vilket är den enda arten i släktet Amborella. Det har visat sig att Amborella utgör en egen gren allra längst nere vid roten av de nutida blomväxternas släktträd. Man kan alltså säga att Amborella är en kusin till alla andra nu levande blomväxter.

Nu har en grupp av amerikanska forskare under ledning av Claude W. dePamphilis släppt en preliminär version av Amborellas sekvenserade arvsmassa (www.amborella.org). Detta ger helt nya möjligheter att studera blomväxternas evolution. Alla blomväxter som tidigare fått sina arvsmassor sekvenserade är nämligen antingen enhjärtbladiga växter (t.ex. ris och majs) eller tvåhjärtbladiga växter (t.ex. poppel, sojaböna och äpple), men Amborella tillhör alltså istället en annan, mycket äldre grupp av blomväxter.

Utöver blomväxter har också en lummerväxt (Selaginella moellendorffii) och en mossa (Physcomitrella patens) fått sina arvsmassor sekvenserade. Vad som saknas är en ormbunke och en nakenfröig växt, och så skulle naturligtvis en levermossa också vara bra. Ormbunken får vi nog vänta på, men på andra sidan Atlanten har de faktiskt släppt preliminära versioner även av de sekvenserade arvsmassorna av vitgran (Picea glauca) och loblollytall (Pinus taeda). Tyvärr verkar det vara bara i form av stora nedladdningsbara filer, vilket är alltför ohanterligt förutom för de mest fanatiskt intresserade dataprogrammerarna. Dessa data lär dock med tiden dyka upp i mer hanterligt format. Det stora svenska initiativet att sekvensera arvsmassan hos den svenska granen (Picea abies), som det var sådant ståhej om i media under 2010, har hittills inte genererat några allmänt tillgängliga data, men vi får väl se…

Kottar kan också vara hermafroditer!

Blomman är e1107100005n av de största innovationerna i evolutionshistorien. Detta uttalande upprepas i det oändliga när man studerar växtbiologi. Problemet är att man inte vet hur blomman har uppstått, eftersom de äldsta blomfossil som finns redan ser ut som perfekta små blommor! Det råder dock ingen brist på idéer och spekulation om hur det kan ha gått till.

En av de viktigaste skillnaderna (enligt evolutionsbiologerna) mellan blommor och barrträdskottar är att blommor är hermafroditer, d.v.s. de är tvåkönade med både hanliga och honliga reproduktionsorgan i samma struktur. I mitten sitter pistillen (honan) och runt den sitter ståndarna (hanarna). Ordningen med pistillen på toppen och ståndarna runt omkring är mycket stabil. Det finns bara två kända undantag, den mexikanska blomman Lacandonia schismatica och vissa blommor i familjen Hydatellaceae, där ståndarna sitter i mitten omgivna av pistiller.

2010_0515enbär_o_grankottar0057Enkönade blommor bildas genom att pistill eller ståndare aborteras eller så är den ena av dem steril. I barrträden däremot är pollenkottar (hanarna) och frökottar (honorna) helt separerade redan från början. De har till och med olika evolutionära historier bakom sig (lite mer om det finns att läsa under ”Min forskning”). Detsamma gäller de flesta nakenfröiga växter. MEN, det finns undantag! Många barrträd som normalt har enkönade kottar gör ibland istället hermafroditiska kottar, med både pollensäckar och fröfjäll. Hanorganen sitter även här alltid i den nedre delen av kotten och honorganen i den övre delen.

Lluvia Flores-Rentería m.fl. publicerade 2011 en studie i American Journal of Botany där de utförde korsningar för att testa om han- och honorganen i en hermafroditisk tallkotte var fertila. Både pollen och fröämne visade sig fungera som de skulle. Trots att tvåkönade barrträdskottar varit kända åtminstone sedan 1800-talet verkar det inte som att det tidigare slagit någon att testa om dessa kottar verkligen fungerar som de ska när det gäller sex och reproduktion.

Men varför får dessa barrträd plötsligt för sig att göra tvåkönade kottar istället för enkönade? Hur går det egentligen till när det bestäms om det ska bildas pollensäckar eller fröfjäll i det lilla kottanlaget? Man vet sedan tidigare att samma molekyler i både barrträdskottar och blommor bestämmer om de små organanlagen ska bli ett hanorgan eller ett honorgan, så det är åtminstone delvis samma molekylära mekanismer som kontrollerar blommornas och kottarnas utveckling. Men man har fortfarande ingen aning om varför vissa barrträdskottar innehåller både pollensäckar och fröfjäll. Någonting måste vara annorlunda i dessa kottar jämfört med de vanliga kottarna, men vad? På senare år har molekylärbiologerna så smått börjat intressera sig för frågan, men ännu har det inte lett till någon vetenskaplig publikation. Kanske kan denna mystiska mekanism vara en viktig ledtråd till hur det egentligen gick till när blomman bildades?

Vill du veta mer?

Rudall m.fl. (2011). Recurrent abnormalities in conifer cones and the evolutionary origins of flower-like structures. Trends in Plant Science 16(3), s. 151

Flores-Rentería m.fl. (2011) Functional bisporangiate cones in Pinus johannis (Pinaceae): Implications for the evolution of bisexuality in seed plants. American Journal of Botany 98(1), s.130