최초의 꽃은 꿀벌보다 먼저 진화했는데, 어떻게 그렇게 눈부신 꽃이 되었을까요?

화려한 꽃과 그 꽃 사이를 날아다니는 곤충과 새는 자연의 즐거움입니다. 하지만 꽃의 색과 동물 수분 매개자 사이의 초기 관계는 어떻게 생겨났을까요?

영국 왕립학회 회보에 게재된 연구는, 오늘날 꿀벌의 조상이 꽃에서 먹이를 찾던 시기의 시각적 환경을 분석하여 이 수수께끼를 풀었습니다.

우리는 오늘날의 꽃과 자연적 배경을 이루는 바위, 흙, 나뭇가지, 나무껍질, 나뭇잎에서 반사되는 빛을 측정하고 분석했습니다.

이 데이터를 바탕으로 최초의 꽃이 등장했던 고대의 시각적 환경을 재현하는 컴퓨터 시뮬레이션을 구축했습니다.

꽃보다 먼저 곤충의 색채 감각을 발견하다

오늘날 꿀벌은 식량 작물을 포함한 꽃이 피는 식물의 수분 매개자입니다. 꿀벌은 자외선, 청색 및 녹색에 민감한 광수용체(빛 감지 세포)를 기반으로 한 색각을 사용하여 가장 영향 있는 꽃을 감지하고 구별합니다. 이에 비해 대부분의 인간은 청색, 녹색, 적색에 민감한 광수용체를 사용하여 색을 인식합니다.

2억 5,200만 년에서 6,600만 년 전 중생대에 최초의 꽃이 진화했을 때, 꿀벌의 조상은 방향을 찾고, 안정적인 비행을 유지하고, 충돌을 피하고, 자연 속에서 먹이를 찾아야 했습니다. 이러한 환경에서 효율적으로 활동하기 위해 벌의 시각 시스템이 진화의 영향을 받았을 것으로 추정됩니다.

최초의 꽃 식물이 등장했을 때 꿀벌의 조상은 이미 색각을 진화시켰으며, 이 색각은 꿀벌의 진화 역사에서 계속 유지되어 온 것으로 알려져 있습니다.

따라서 벌은 처음에 존재하지 않았지만, 벌의 조상은 존재했습니다. 꽃의 색은 이 고대의 시각 체계에 맞게 오늘날 우리가 보는 선명한 색으로 진화했을 가능성이 높습니다. 동시에 최초의 꿀벌은 가장 효율적인 수분 매개자로 등장했습니다.

고대 지구에서는 꽃 배경이 어떤 색이었나요?

호주는 지질학적으로 오래된 대륙이기 때문에 초기 곤충이 보았을 자연 배경 물질에 대한 데이터를 수집하기에 이상적인 장소입니다.

호주 전역에서 배경 샘플을 수집하고 분광광도계라는 도구를 사용하여 반사 특성을 측정했습니다.

이 데이터를 사용하여 최초의 꽃이 나타난 1억 년 전 날아다니는 곤충의 시각적 환경에 존재했을 법한 물질 데이터베이스를 만들었습니다.

꿀벌의 색각에 반응하여 진화한 꽃 색깔

자연 배경, 곤충 및 새가 수분한 꽃 컬렉션의 경우, 작은 파장 대역 내에서 표면에서 반사되는 빛의 강도가 빠르게 변화하는 마커 포인트를 계산했습니다.

이러한 마커 포인트는 컬러 표면의 주요 시각적 특징을 식별하며, 진화 과정의 통계적 테스트에 사용할 수 있습니다.

그런 다음 가능한 꽃 배경을 생성하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 작성했습니다. 마커 포인트를 분석하여 시뮬레이션 배경과 비교하여 오늘날의 꽃이 잘 보이는지 테스트했습니다.

흥미롭게도 꿀벌이 수분한 식물의 꽃잎에 있는 마커 포인트의 분포는 이 꽃이 ‘두드러진’, 즉 자연 배경에서 더 강한 신호로 눈에 띄는 꽃이라는 것을 분명히 보여줍니다.

이 발견은 북반구와 호주에서 꽃이 피는 식물이 꿀벌의 색채 인식을 돕기 위해 색채 신호를 진화시켰다는 이전 연구와 일치합니다.

최초의 꽃은 칙칙한 녹황색이었을 가능성이 높으며, 처음에는 파리에 의해 수분되었을 것입니다. 그러나 시력이 발달한 최초의 꿀벌이 꽃가루받이를 시작하면서 꽃은 꿀벌의 시각적 능력에 맞춰 새로운 색으로 진화했을 가능성이 높습니다.

자연 선택의 과정으로 인해 꽃가루 매개자의 눈에 꽃 색이 배경보다 돋보이게 된 것으로 보입니다.

새들도 참여했어요

새는 곤충 수분이 진화한 수백만 년 후 꽃을 방문하는 존재로 자리 잡았습니다. 새의 시각은 네 가지 유형의 컬러 광수용체를 사용하며, 꿀벌이 자연 배경에서 쉽게 처리할 수 없는 장파장 붉은 색을 볼 수 있습니다.

우리의 분석에 따르면 새가 수분한 꽃은 벌이 수분한 꽃보다 더 긴 파장을 향해 마커 포인트를 진화시킨 것으로 확인되었습니다. 우리의 새로운 발견은 또한 이 꽃들이 자연적인 배경과 체계적으로 다르다는 것을 보여주었습니다.

지구의 기후가 변화함에 따라 꿀벌이 없는 세상에서 생태계와 식량 생산 시스템에 어떤 일이 일어날지 고려하는 것이 중요합니다. 수분과 식물 번식이 어떻게 변화할 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.

연구에 따르면 꿀벌은 꽃 진화의 주요 원동력입니다. 이러한 곤충과 그 서식지를 보호하지 않으면 우리 모두가 즐기고 필요로 하는 삶의 근본적이고 아름다운 측면을 잃게 될 것입니다.

 

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