ดอกไม้ที่พบในแอฟริกาตอนใต้ปล่อยสารเคมีที่ต้านทานไม่ได้ต่อด้วงเขายาวซึ่งพวกมันพยายามจะผสมพันธุ์กับมัน
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่กล้วยไม้Disa forficaria ทางตอนใต้ของแอฟริกา เป็นที่รู้จักโดยภาพประกอบทางพฤกษศาสตร์และภาพนิ่งที่คลุมเครือซึ่งถูกจับในปี 1966 กล้วยไม้สีขาวและสีม่วงแดงเพียง 11 ตัวอย่างเท่านั้นที่ได้รับการบันทึกตั้งแต่ต้นปี 1800 และในศตวรรษที่ 21 ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่สันนิษฐานว่า สายพันธุ์สูญพันธุ์
ดังนั้น เมื่อ พืช Disa forficaria หนึ่งต้นปรากฏขึ้นใน เขตอนุรักษ์ธรรมชาติ Fernkloofของแอฟริกาใต้ในปี 2016 พืชชนิด นี้จึงได้รับความนิยมอย่างมากในโลกพฤกษศาสตร์
เขตสงวนตั้งอยู่ในเขตCape Floristicซึ่งได้รับการยอมรับว่าเป็นมรดกโลกของยูเนสโกสำหรับความหลากหลายของพันธุ์พืชที่น่าทึ่ง ไม่ค่อยมีใครรู้เรื่องกล้วยไม้สูง 1 ฟุตนี้ว่าได้รับการดูแลอย่างดีทั้งในด้านการป้องกันและศึกษาการเติบโตพื้นฐานและรูปแบบการบานของกล้วยไม้ นอกจากนี้ยังดึงดูดผู้เข้าชมจากผู้ที่ชื่นชอบกล้วยไม้เช่น Callan Cohen นักชีววิทยาจากสถาบัน FitzPatrick Institute of African Ornithology ของมหาวิทยาลัย Cape Town
บ่ายวันหนึ่งของเดือนมีนาคม 2016 โคเฮนไปเยี่ยมโรงงานหลังจากที่ดอกไม้บาน กลีบด้านนอกสีอ่อนล้อมรอบจุดศูนย์กลางสีม่วงเข้ม ซึ่งมีกลีบดอกเล็กๆ คู่หนึ่งเป็นคลื่นที่ปลายด้านหนึ่งซึ่งแตกแขนงออกไปทั้งสองข้าง
ในขณะที่โคเฮนชื่นชมดอกไม้นั้น แมลงก็เกาะบนดอกไม้นั้น
“ฉันเห็นว่ามันเป็นการผสมพันธุ์ มันค่อนข้างชัดเจน” โคเฮนกล่าว “เขาก้มศีรษะลงโดยที่หนวด [กลีบ] เล็ก ๆ อีกสองตัวนี้ยื่นออกมา และวิธีที่เขาขยับหน้าท้องอย่างแรงทำให้ผมรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นและจำเป็นต้องศึกษาเพิ่มเติม”
ในตอนแรก โคเฮนคิดว่าแมลงตัวนั้นคือตัวต่อ กล้วยไม้หลายชนิดใช้ฟีโรโมนทางเพศเพื่อดึงดูดผึ้งและตัวต่อ และหลอกให้พวกมันผสมเกสร แต่เมื่อมองใกล้ ๆ เผยให้เห็นว่าแมลงบนDisa forficariaนั้นเป็นแมลงปีก แข็งตัวผู้ ด้วงเป็นกลุ่มสัตว์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกด้วยจำนวนมากกว่า 350,000 สายพันธุ์ แต่จนถึงจุดนั้น ไม่มีกล้วยไม้ใดในบันทึกที่เคยหลอกด้วงให้ผสมเกสรผ่านการเสียดสีเพียงอย่างเดียว
เมื่อแมลงปีกแข็งบินหนีไป โคเฮนเห็นละอองเกสรสีเหลืองติดอยู่ด้านล่าง—ความสำเร็จของภารกิจสำหรับกล้วยไม้
โคเฮนติดต่อสตีเวน จอห์นสันนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยควาซูลู-นาทาล ซึ่งเชี่ยวชาญในการผสมเกสรที่หลอกลวงในกล้วยไม้ ร่วมกับทีมวิจัยนานาชาติ พวกเขาได้ศึกษาตัวอย่างDisa forficaria หนึ่งตัวอย่าง และค้นพบความรู้มากมายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างแมลงกับกล้วยไม้ การค้นพบของทีม ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารCurrent Biology ในวัน นี้แสดงให้เห็นว่าดอกไม้ดอกเล็กๆ แต่มีกลิ่นหอม ได้เปลี่ยนทิศทางของความต้องการทางเพศของแมลงปีกแข็งทั่วไป เพื่อตอบสนองความต้องการในการสืบพันธุ์ของตัวมันเอง
การศึกษากล้วยไม้นำเสนอความท้าทายให้กับนักวิทยาศาสตร์ พืชอาจมีดอกตูมหลายดอกในคราวเดียว แต่มีดอกบานครั้งละหนึ่งดอกเท่านั้น และดอกไม้นั้นจะเปิดอยู่เพียงหนึ่งหรือสองวันเท่านั้น จากนั้นไม่กี่วันก็ผ่านไปโดยไม่มีดอกไม้ใด ๆ ก่อนที่ดอกตูมต่อไปจะเปิดขึ้น ดอกไม้ยังบานเพียงปีเว้นปี นักวิจัยสามารถสังเกตการผสมเกสรได้เพียงแปดวันในเดือนมีนาคมปี 2016 และสี่วันในเดือนมีนาคมปี 2018
เมื่อนักวิจัยระบุว่าDisa forficariaเป็นกล้วยไม้ที่หลอกลวงทางเพศ พวกเขาก็มุ่งเน้นไปที่กลยุทธ์ นั่นคือ การเลียนแบบฟีโรโมนเพศของแมลงปีกแข็ง เมื่อแมลงเพศเมียจำนวนมากพร้อมที่จะผสมพันธุ์ พวกมันจะปล่อยโอ เดอ บัก ที่มีพลังออก มา เพศผู้ในสายพันธุ์เดียวกันมีหนวดที่ตรวจจับสารเคมีนั้นเพื่อให้สามารถจับคู่กันได้ กล้วยไม้ประมาณ 400 สายพันธุ์ได้พัฒนาเพื่อใช้ประโยชน์จากความใจเดียวของเพศผู้โดยการปล่อยฟีโรโมนเพศของสายพันธุ์เฉพาะของตัวเองออกมาเพื่อดึงดูดแมลงผสมเกสร
นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าแมลงปีกแข็งมักจะเกาะบนดอกไม้ทันทีหลังจากที่มันเปิดออก เมื่อนักวิจัยสงสัยว่ากลิ่นหอมของกล้วยไม้นั้นแรงที่สุด แมลงไม่ได้มองหาดอกไม้ แต่สำหรับตัวเมีย และพวกมันถูกหลอกโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างที่เก็บจากกล้วยไม้ด้วยคีมคีมที่ละเอียดมากหลังจากแมลงเต่าทองตัวหนึ่งไปเยี่ยมพบว่ามันพุ่งออกมาบนดอกไม้ในระหว่างการมีเพศสัมพันธ์โดยไม่ได้ตั้งใจ
Amy Brunton-Martinนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่ Manaaki Whenua Landcare Research ในเมืองโอ๊คแลนด์ ประเทศนิวซีแลนด์กล่าวว่า “สิ่งที่โดดเด่นสำหรับฉันคือพวกเขาพบอสุจิบนกล้วยไม้” “ฉันสงสัยมาตลอดว่าบางทีเราอาจไม่ได้ดูความสัมพันธ์ที่เป็นการหลอกลวงทางเพศอย่างใกล้ชิดเท่าที่เราจะทำได้ และเราอาจพบว่าตัวอย่างที่รุนแรงของการหลอกลวงเหล่านี้เกิดขึ้นบ่อยกว่าที่เราเคยคิด”
การวิจัยของ Brunton-Martin มุ่งเน้นไปที่กล้วยไม้ชนิดอื่นเพียงชนิดเดียวที่ได้รับการบันทึกไว้เพื่อกระตุ้นให้เกิดการหลั่งจากแมลงผสมเกสร ซึ่งเป็นตัวต่อโดดเดี่ยวที่พบในออสเตรเลียและนิวซีแลนด์
สำหรับด้วง หางยาว การหลอกลวงของ Disa forficariaดูเหมือนจะเป็นทั้งทางกายภาพและทางเคมี เมื่อแมลงปีกแข็งเกาะบนกล้วยไม้ โครงสร้างภายในสีม่วงจะพอดีกับด้านล่างอย่างสมบูรณ์ ด้วงกัดและลูบกลีบข้างใต้ ซึ่งคล้ายกับพฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่บันทึกไว้ในด้วงเขายาวตัวอื่นๆ ขณะที่เสียบไม้ค้ำยัน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือองคชาต เข้าไปในรอยแยกที่ปลายอีกด้านของดอกไม้
แต่ด้วงนั้นกลับถูกดึงดูดโดยดอกไม้ที่เลียนแบบฟีโรโมนทางเพศของผู้หญิงได้ดีที่สุด
“ทั้งชีวิตของมันทุ่มเทให้กับการค้นหาสัญญาณนั้น” จอห์นสันกล่าว ด้วงนั้นไวต่อกลิ่นของดอกไม้มากจน “แทบจะไม่มีสัญญาณอื่นใดในถิ่นที่อยู่นอกเหนือจากนี้เลย”
นักวิจัยต้องการระบุสารเคมีเฉพาะในกลิ่นหอมของดอกไม้ที่ดึงดูดความสนใจของด้วงเขายาว เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นว่ากล้วยไม้นั้นหลอกลวงทางเพศอย่างไร แต่พวกเขามีโรงงานเพียงแห่งเดียวที่จะทำงานด้วย ซึ่งทำให้เกิดอุปสรรค์ การวิจัยที่เร็วที่สุดเกี่ยวกับแมลงฟีโรโมนต้องใช้ไหมตัวเมียประมาณครึ่งล้านตัวในการสกัดฟีโรโมนสองสามมิลลิกรัม การศึกษาล่าสุดที่เล็กที่สุดของฟีโรโมนพืชใช้ 20 ดอก การศึกษาใหม่ใช้สารสกัดจากดอกไม้เพียงดอกเดียว
สารสกัดนี้มีส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารเคมีที่มีกลิ่นหอมของดอกไม้ทั้งหมด ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงทำการสกัดสารสกัดโดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าแก๊สโครมาโตกราฟีเพื่อแยกสารเคมี จากนั้นพวกเขาก็ตัดเสาอากาศของด้วงคล้องคอยาวที่ดมยาสลบสามตัว เชื่อมต่อเสาอากาศกับอุปกรณ์ที่วัดการตอบสนองทางไฟฟ้าของพวกมัน และปล่อยให้พวกมันสัมผัสกับสารเคมีแต่ละชนิดจากสารสกัดในทางกลับกัน
สารเคมีหนึ่งตัวทำให้เกิดปฏิกิริยาที่เชื่อถือได้ในทุกเสาอากาศ และเนื่องจากหนวดของแมลงเต่าทองตัวผู้มีวิวัฒนาการเพื่อตรวจจับฟีโรโมนทางเพศ นั่นเป็นทางออกที่ดีที่สุดที่จะเป็นสัญญาณสกัดกั้นของกล้วยไม้
ทีมงานมีสารเคมีลึกลับเพียงไมโครลิตร ซึ่งเป็นตัวอย่างเพียงเล็กน้อยจนมองไม่เห็นในขวด จอห์นสันส่งขวดจากแอฟริกาใต้ไปยังการประชุมที่สวิตเซอร์แลนด์ โดยเขาส่งต่อให้เพื่อนคนหนึ่งซึ่งนำไปให้Aleš Svatošที่สถาบัน Max Planck สำหรับนิเวศวิทยาเคมีในเยอรมนี Svatoš ใช้ตัวอย่างเพื่อกำหนดโครงสร้างโมเลกุลที่แม่นยำของสารเคมี และเพื่อนร่วมงานอีกคนหนึ่งได้สร้างแบบจำลองสังเคราะห์ขึ้นและมีการแปรผันเล็กน้อย
จากนั้นพวกเขาก็ส่งขวดสารเคมีสังเคราะห์ไปยังแอฟริกาใต้เพื่อให้จอห์นสันเห็นปฏิกิริยาของแมลงเต่าทองในป่า
“เป็นช่วงเวลาที่น่าทึ่งในชีวิตของคุณที่คุณเพิ่งเปิดขวดนี้ และไม่กี่นาทีต่อมา แมลงเหล่านี้ก็เริ่มเข้ามา” จอห์นสันกล่าว “น่าอัศจรรย์มากทีเดียว”
นักวิจัยได้นำกลิ่นดอกไม้สังเคราะห์ต่างๆ มาใส่ในดอกไม้ประดิษฐ์ ความชอบของแมลงเต่าทองนั้นชัดเจนมาก พวกเขาแห่กันไปที่โมเลกุลซ้ำแล้วซ้ำอีกซึ่งตอนนี้นักวิจัยได้ชื่อว่า “disalactone”
บทความนี้ “เปิดประตูสู่การวิจัยมากมาย” บรุนตัน-มาร์ตินกล่าว หากนักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาด้วงเต่าทองตัวเมียได้ พวกเขาอาจจะสามารถยืนยันได้ว่าฟีโรโมนเพศของเพศหญิงตรงกับ disalactone หรือไม่ การวิจัยในอนาคตอื่น ๆ สามารถแก้ไขปัญหาว่ากล้วยไม้อาจส่งผลกระทบต่อประชากรและวิวัฒนาการของแมลงปีกแข็งอย่างไรและกล้วยไม้ชนิดอื่นใช้การหลอกลวงทางเพศกับแมลงเต่าทองเพื่อการผสมเกสรหรือไม่
“มันเหมือนกับแพลตฟอร์มเปิดตัว” บรันตัน-มาร์ตินกล่าว “ฉันคิดว่าสิ่งนี้เน้นให้เห็นถึงความพิเศษของกล้วยไม้ในนั้น พวกมันสามารถเติมเต็มทุกซอกทุกมุม ใช้ประโยชน์จากทุกความเป็นไปได้”
ผู้เชี่ยวชาญสงสัยว่ากลยุทธ์การผสมเกสรของกล้วยไม้ที่หลอกลวงทางเพศเป็นสิ่งที่ช่วยให้พวกมันคงอยู่ได้แม้ว่าจะหายากมากก็ตาม มนุษย์อาจมีปัญหาในการหาพวกมัน แต่แมลงผสมเกสรมีอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการติดตามพวกมัน
สำหรับตอนนี้Disa forficariaได้กลับสู่ความมืดมน ในปี 2019 ตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษาวิจัยหายไป มีการขุดหลุมในตำแหน่งที่กล้วยไม้อยู่ และนักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่าสัตว์หรือคนทำหลุมนั้นหรือไม่ แม้ว่าพืชที่รู้จักเพียงชนิดเดียวจะหายไป แต่เรื่องราวของกล้วยไม้ก็มีจุดจบ
ในขณะที่นักวิจัยได้ทดสอบความสามารถของ disalactone ในการดึงดูดแมลงปีกแข็งที่เขตอนุรักษ์ธรรมชาติ Fernkloof ในต้นปี 2020 หลังจากการหายตัวไปของกล้วยไม้ ด้วงสามตัวมาถึงพร้อมกับแพ็คเกสรสีเหลืองสดใสที่ติดอยู่ด้านล่างของพวกมัน การวิเคราะห์ดีเอ็นเอยืนยันว่าเกสรมาจากDisa forficaria
“มันทำให้เรามีความหวังว่าสปีชีส์นี้ยังคงอยู่” จอห์นสันกล่าว “แต่ก็อยู่นอกเส้นทางที่พ่ายแพ้ อย่างที่เคยเป็น ในพื้นที่ที่มนุษย์ไม่ได้มองดู”
