教育新闻网要了解南卡罗来纳大学生物科学助理教授 Carolyn Wessinger 的研究，您需要了解鸟类和蜜蜂。
曾几何时，野花属Penstemon的许多物种都开有短而宽的明亮蓝紫色花朵的穗状花序。这些花吸引了蜜蜂，蜜蜂将它们粗壮的身体塞进花瓣之间，以到达里面的花蜜，并在它们飞走时传播花粉。
但是在进化时间的某个地方——数千到数百万年，威辛格说——有 40种Penstemon物种发生了变化。蓝色的花朵变成鲜红色，并产生更多的花蜜。紧凑的花瓣伸展成深而下垂的管子。植物进化了——但它们的适应性使它们对蜜蜂的吸引力降低，蜜蜂没有空间降落在花朵上，甚至一开始就看不到花朵。
但是这些新特性吸引了一种新的传粉者：蜂鸟，它们需要多余的花蜜来促进它们过度活跃的新陈代谢。它们纤细的喙可以到达花瓣底部的花蜜。而且，由于蜂鸟在觅食时盘旋，它们不需要降落的地方。
这些谱系的进化如此频繁和一致，以至于研究人员为它想出了一个名字。
“我们称之为蜂鸟综合症，”她说。
了解蜂鸟综合症不仅仅是满足科学好奇心。她研究的基本问题——适应性遗传变异的来源是什么?- 可以发现有关物种是否以及如何迅速进化出新特征以适应环境变化的线索，例如由气候变化引起的那些。
“在与其他研究系统的研究结果相结合时，了解进化变化过程的限制——即使是在这组没有直接经济意义的野花中——对于做出更广泛的概括来说也非常重要，”她说.
Wessinger 多年来一直在研究Penstemon从蜜蜂授粉到蜂鸟授粉的飞行，以加深对趋同进化的理解——本质上，不同物种如何独立进化出相似的特征以适应相似的必需品。今年 6 月，威辛格和她的研究小组获得了国家科学基金会的五年资助，以继续这项研究。Wessinger 作为博士生和博士后研究员获得了 NSF 的资助，但 6 月的资助是她作为首席研究员的第一次资助。
到目前为止，威辛格的研究已经产生了令人着迷的发现。Wessinger 说，从紫色花朵到红色花朵的反复转变涉及功能的丧失。控制酶步骤产生紫色色素的基因以某种方式失活。
“这意味着你基本上可以弄乱产生紫色花朵的基因，最终得到一朵红色的花朵，”威辛格说。她补充说，实际上，这是自然选择的作用——如果Penstemon花需要改变授粉媒介 ，它可能是一个特别有用的短期策略 。
但威辛格还发现，交换传粉媒介会阻碍物种多样性。一旦Penstemon家族树的一个分支切换到蜂鸟授粉，该分支上新物种的进化就会减慢或停止。Wessinger 的研究表明，改变传粉媒介的Penstemon物种无法回头。她有一些想法为什么会这样：一旦基因被停用，就不可能重新激活基因，她认为，或者这可能是生态问题。
不管怎样，还有很多东西要学。Wessinger 对花色如何变化有很好的把握，但她对花形和花蜜产生变化背后的遗传学不太确定。还有关于基因渗入的问题——当物种通过杂交来回传递遗传信息时。Wessinger 说，如果事实上杂交导致蜂鸟授粉性状在谱系之间移动，那么科学家们就可以实时预测自然选择如何作用于这些植物。
“作为进化生物学家，我们面临的一个基本问题是，给定性状的重复进化——这种趋同进化的现象——是否真的涉及每个谱系中的新突变，或者该性状是否在一个谱系中进化，但通过种间杂交的过程，这在植物中很常见，”Wessinger 说。“所以这就是这项资助的重点，以评估不同血统之间的这种杂交过程是否有助于这种趋同进化的模式。”
Wessinger 说， Penstemon是研究进化变化的理想途径，因为野花已经多次将蜜蜂抛弃给蜂鸟，留下了一个庞大的数据池可供借鉴。Wessinger 目前的研究重点是位于锡安峡谷以南约 20 英里的犹他州和亚利桑那州之间的州界线 上的天然杂交Penstemon种群。
在接下来的几年里，Wessinger 和她的团队将在这些土地上徒步旅行，收集杂交野花样本并将它们带回实验室进行基因组测序，以确定有多少遗传物质来自每个父母。他们还将记录表型数据并拍摄花朵并分析它们的光谱反射率数据，以了解不同的传粉者如何看待这些花朵。
Wessinger 说，分析所有这些数据令人兴奋，并带领她更接近破解蜂鸟综合症的密码。但对于威辛格来说，搜索与发现一样令人兴奋。
“我喜欢野外工作，”她说。“我只是喜欢在外面看这些植物。”
