Deze varens zijn misschien wel de eerste planten waarvan bekend is dat ze werk als mieren delen

Hoog in het bladerdak grijpt een massa vreemde varens een boomstam vast, die eruitziet als een gigantische wirwar van slappe, viridescerende geweien. Onder deze gevorkte bladeren en dichter in de kern van de weelderige knoop bevinden zich bruine, schijfvormige planten. Ook dit zijn varens van dezelfde soort.

De varens – en mogelijk soortgelijke planten – kan een soort complexe, onderling afhankelijke samenleving vormen voorheen beperkt tot dieren zoals mieren en termieten, rapporteren onderzoekers online op 14 mei in May Ecologie.

Kevin Burns, een bioloog aan de Victoria University of Wellington in Nieuw-Zeeland, maakte voor het eerst kennis met de varens tijdens veldwerk op Lord Howe Island, een geïsoleerd eiland tussen Australië en Nieuw-Zeeland. Hij nam nota van de lokale epifyten – planten die op andere planten groeien – en één soort trok in het bijzonder zijn aandacht: de hertshoornvaren (Platycerium bifurcatum), ook afkomstig uit delen van het vasteland van Australië en Indonesië.

“Ik realiseerde me, God, weet je, ze komen nooit alleen voor”, zegt Burns, erop wijzend dat sommige van de grotere clusters van varens enorme bosjes waren gemaakt van honderden individuen.

Het was Burns al snel duidelijk dat “elk van die individuen iets anders aan het doen was.”

Hij vergelijkt de varenkolonies met een omgekeerde paraplu gemaakt van planten. Varens met lange, groene, wasachtige “band”-bladeren leken water af te buigen naar het midden van de aggregatie, waar schijfvormige, bruine, sponsachtige “nest”-bladeren het konden opzuigen.

Het struikachtige apparaat deed Burns denken aan een termietenheuvel, met een gemeenschappelijke voorraad grondstoffen en de scheiding van verschillende banen in de kolonie. Wetenschappers noemen dit soort coöperatieve groepen, waar overlappende generaties samenleven en kasten vormen om arbeid en reproductieve rollen te verdelen, ‘eusociaal’. De term is gebruikt om bepaalde insecten- en schaaldierengemeenschappen te beschrijven, samen met twee soorten molratten als de enige zoogdiervoorbeelden (SN: 18-10-04). Burns vroeg zich af of de varens ook eusociaal konden zijn.

De analyse van zijn team van de vruchtbaarheid van de bladeren toonde aan dat 40 procent zich niet kon voortplanten, en de steriele kolonieleden waren voornamelijk nestbladeren. Dit suggereert een reproductieve taakverdeling tussen de soorten nest en riemschijf. Tests van het absorptievermogen van de bladeren bevestigden dat nestbladen meer water opzuigen dan bandbladen. Eerder onderzoek door andere wetenschappers vond netwerken van wortels die door de kolonie lopen, wat betekent dat nestbladeren het vermogen hebben om de dorst van bandbladeren te lessen. De bladeren verdeelden de arbeid, net als mieren en termieten.

Het team analyseerde ook genetische monsters van 10 kolonies op Lord Howe Island en ontdekte dat acht waren samengesteld uit genetisch identieke individuen, terwijl twee varens van verschillende genetische oorsprong bevatten. Hoge graden van genetische verwantschap worden ook gezien in kolonies van eusociale insecten, waar veel zusters bijdragen aan het voortbestaan ​​van het nest.

Alles bij elkaar genomen, denkt Burns dat deze eigenschappen veel van de vakjes voor eusocialiteit aanvinken. Dat zou een “big deal” zijn, zegt hij.

Een veronderstelde vereiste voor eusociaal koloniaal leven is gedragscoördinatie, omdat het verschillende individuen in staat stelt samen te werken. Maar varens zijn planten, geen dieren, die hun gedrag zo vaak coördineren. Het zien van eusociaal leven in planten “lijkt mij erop te wijzen dat dit soort overgang in de evolutie van complexiteit geen hersenen vereist”, zegt Burns.

De studie opent de “mogelijkheid om naar te kijken” [epiphytes] met de lens van eusocialiteit’, wat ‘echt cool’ is, zegt Michelle Spicer, een ecoloog aan de Universiteit van Puget Sound in Washington die niet betrokken was bij dit onderzoek.

Spicer wijst erop dat de uitwisseling van water en voedingsstoffen bekend is in andere epifytische planten. Hoewel, Burns merkt op dat de taakverdeling om gemeenschappelijke hulpbronnen op te bouwen “een belangrijk kenmerk lijkt te zijn dat staghorn veroorzaakt” [ferns] afgezien van andere koloniale planten.”

Een stressvol leven in het bladerdak – ver weg van de grond – kan hebben bijgedragen aan de evolutie van eusocialiteit van de varens door te zorgen voor water- en nutriëntenzekerheid, zegt Burns.

“De levensstijl van epifyten maakt het groepsleven zeker gemakkelijker, en het groepsleven is waar alle sociale verhalen beginnen”, zegt Brian Whyte, een evolutionair bioloog aan de University of California, Berkeley, die ook niet betrokken is bij dit onderzoek.

Deze varens passen zeker in de definitie van eusocialiteit, zegt Whyte. Hij is vooral gefascineerd door de manier waarop de planten in het wild kasten en kolonies vormen, maar als losse bladeren blijven als ze in de grond worden gekweekt als sierplanten. Deze variabiliteit verschilt van veel eusociale soorten, zegt hij.

Burns en zijn collega’s onderzoeken momenteel of riembladeren nestbladeren kunnen worden nadat ze naar een ander deel van de kolonie zijn getransplanteerd. Burns wil ook een andere hertshoornvarensoort in Madagaskar bestuderen die ook in kolonies lijkt te groeien.

Whyte ziet grote voordelen in het verbreden van de kijk op eusocialiteit naar planten.

“Het is zo leuk om iets op te merken en te denken van ‘wacht, dit is vergelijkbaar met enkele van de coolste, meest geavanceerde samenlevingen in de levende wereld'”, zegt hij. Ongeacht waar de varens zitten in het eusocialiteitsspectrum, merkt hij op, ze hebben nog steeds intrigerende overeenkomsten en verschillen met kastenvormende dieren. “Meer leren over [these ferns] zal onze theorieën verbeteren over waarom deze kenmerken zijn geëvolueerd in de diversiteit van het leven.”