Lektor SUETSUGU Kenji (Kobe University Graduate School of Science) præsenterer beviser for det tilsyneladende usædvanlige frøspredningssystem med fårekyllinger og kamelgræshopper i Apostasia nipponica (Apostasioideae), der er anerkendt som en tidligt divergerende afstamning af Orchidaceae. Disse resultater blev offentliggjort den 11. august i onlineudgaven af Evolution Letters.
Frøspredning er en evolutionær nøgleproces og et centr alt tema i landplanteøkologi. Dyremedieret frøspredning, oftest af fugle og pattedyr, gavner frøplanter ved at sikre effektiv og retningsbestemt overførsel af frø uden at være afhængig af tilfældige abiotiske faktorer såsom vind og vand. Frøspredning af dyr er generelt et samudviklet mutualistisk forhold, hvor en plante omgiver sine frø med en spiselig, nærende frugt som en god føde for dyr, der spiser den. Fugle og pattedyr er de vigtigste frøspredere, men en lang række andre dyr, herunder skildpadder og fisk, kan transportere levedygtige frø. Imidlertid har betydningen af frøspredning af hvirvelløse dyr fået forholdsvis lidt opmærksomhed. Derfor fremkalder opdagelser af ualmindelige mekanismer for frøspredning af hvirvelløse dyr såsom wetas, biller og snegle norm alt offentlighedens nysgerrighed over for gensidighed mellem dyr og planter.
I modsætning til de fleste planter er alle de >25.000 arter af orkideer heterotrofe i deres tidlige livshistorie, og de henter ressourcer fra svampe før produktionen af fotosyntetiske blade. Orkidéfrø indeholder derfor minimale energireserver og er talrige og støvlignende, hvilket maksimerer chancen for et vellykket møde med svampe i substratet. På trods af betydelig interesse for de måder, hvorpå orkidéblomster bestøves, er der kun blevet rettet lidt opmærksomhed på, hvordan deres frø spredes, på grund af dogmet om, at vindspredning er deres fremherskende strategi. Orkidéfrø er meget små og ekstremt lette og produceres i stort antal. Disse frø har ikke en endosperm, men har i stedet norm alt store indre luftrum, der tillader dem at flyde i luftsøjlen. Derudover er orkidéfrø norm alt vingede eller filiformede, udviklet til potentielt at blive båret af luftstrømme. Desuden har de fleste orkidéfrø tynde papiragtige lag dannet af et enkelt lag af ikke-lignificerede døde celler. Man har troet, at disse skrøbelige tynde frøskaller ikke kan modstå dyrenes fordøjelsesvæsker, i modsætning til de tykke frøskaller i uhæmmede frugter, som betragtes som en tilpasning til endozookori.
Det er dog bemærkelsesværdigt, at underfamilien Apostasioideae almindeligvis har uløselige frugter med hårde, skorpeagtige sorte frøskaller. Apostasioider er den tidligst divergerende underfamilie af orkideer og består kun af to slægter (Apostasia og Neuwiedia), med kun ~20 arter fordelt i det sydøstlige Asien, Japan og det nordlige Australien. Alle Apostasia og de fleste Neuwiedia-arter, der er undersøgt til dato, er kendt for at have bær med hårde frøskaller. Apostasioider er også kendt for flere unikke egenskaber, såsom en ikke-resupinat blomst med en aktinomorf perianth og pollenkorn, der ikke danner pollinia. Disse er blevet betragtet som forfædres egenskaber hos orkideer, da de ligner dem, der findes i medlemmer af Hypoxidaceae-familien (som er nært beslægtet med Orchidaceae). Tilsvarende kan tilstedeværelsen af en uhærdig frugt med en tyk frøskal, som findes i de fleste Apostasia- og Neuwiedia-arter, være et forfædres træk hos orkideer.
Her har Suetsugu studeret Apostasia nipponica (Apostasioideae) frøspredningssystem i skovens underskov i de varmt-tempererede skove på Yakushima Island, Kagoshima Prefecture, Japan. Som følge heraf præsenterer Suetsugu beviserne for spredning af frø ved fårekyllinger og kamelgræshopper i A. nipponica. Lignende resultater blev opnået i forskellige år, hvilket indikerer, at denne interaktion sandsynligvis er stabil, i det mindste på det undersøgte sted. Det er formentlig en gensidighed, hvor begge partnere nyder godt af foreningen - orthopteran-gæster får næringsstoffer fra frugtkødet og A. nipponica opnår spredning af frø fra forældreplanterne. Frøene af A. nipponica er belagt med lignificeret væv, der sandsynligvis beskytter frøene, når de passerer gennem fordøjelseskanalen af græshopper og kamel-græshopper. Selvom hverken cricket eller kamel cricket kan flyve, transporterer de potentielt frøene over lange afstande på grund af deres bemærkelsesværdige springevner. På trods af den traditionelle opfattelse, at de små, støvlignende og vindspredte orkidéfrø kan rejse lange afstande, har både genetisk og eksperimentel forskning vist, at orkideer har begrænset spredningsevne; orkidéfrø falder ofte tæt på moderplanten (inden for få meter), især hos underjordiske arter. I betragtning af, at A. nipponica-frugter produceres tæt på jorden i mørke underjordiske miljøer, hvor vindhastigheden er lav, er frøspredning af fårekyllinger sandsynligvis en vellykket strategi for denne orkidé.
Orkidéfrø mangler en definitiv fossil rekord på grund af deres ekstremt lille størrelse. Derfor giver den her beskrevne interaktion nogle vigtige fingerpeg om de dyr, der kan have deltaget i frøspredningen af orkideernes forfædre. I betragtning af, at græshoppernes og kamelernes oprindelse går forud for udviklingen af orkideer, er de blandt kandidaterne til frøspredere af forfædrene til eksisterende orkideer. På grund af mange plesiomorfe karakteristika og den tidligst divergerende fylogenetiske position er medlemmer af Apostasioideae blevet grundigt undersøgt for at forstå deres blomsterstruktur, taksonomi, biogeografi og genom. Der mangler dog stadig information vedrørende frøspredning i underfamilien. Derfor har Suetsugu dokumenteret den dyremedierede frøspredning af Apostasioideae-medlemmer for første gang. Hvorvidt frøspredning af dyr (og især af orthopteran frugtfodere) er almindelig hos disse orkideer, berettiger yderligere undersøgelse. Det er muligt, at denne spredningsmetode er et forfædres træk hos Apostasioideae, da uhæmmede frugter med en hård frøskal er almindelige i kladen. Yderligere forskning, såsom en forfædres karakter-tilstand rekonstruktionsanalyse af flere data om frøspredningssystemer fra andre apostasioider, kan give dybere indsigt i den tidlige udvikling af frøspredningssystemet i Orchidaceae.
