Naturen är fylld av en otrolig mängd växt- och djurarter, och så mycket som en fjärdedel av dem är växtätande insekter. Evolutionsbiologer har försökt förklara orsakerna till denna mångfald under 200 år, vilket är en utmaning eftersom själva artbildningsprocesserna sällan kan observeras direkt. Samtidigt är det viktigt att förstå vad som ligger bakom den stora mångfalden av insekter i naturen, bland annat för att ligga steget före de skadeinsekter som konkurrerar med oss om mat, och för att kunna förutspå hur arter kommer att klara klimatförändringar.

Butterfly on a flower
Vinbärsfuks, ett exempel på en fjärilsart som kan leva av flera ganska olika växtarter. Foto: Niklas Janz

Biologerna Peter Raven och Paul Ehrlich presenterade en möjlig förklaring 1964 genom sin hypotes om ”samevolution”. Deras inflytelserika hypotes föreslog att en stor del av förklaringen till varför det finns så många arter av växter och växtätande insekter är att de är inbegripna i en ”kapprustning”, där växter ibland utvecklar nya försvar som befriar dem från insektsangrepp och tillåter dem att diversifiera i frånvaro av fiender. Med tiden kommer dock någon insekt att ”knäcka” även detta försvar och låta dem kolonisera denna nya växtgrupp, vilket gör att de i sin tur kan diversifiera på den outnyttjade resursen (det sk radiationsscenariot). Nyligen presenterades ett alternativt scenario som hävdar att insekter kan bibehålla förmågan att utnyttja växter de har använt tidigare i sin evolutionära historia, och att denna variabilitet tillåter dem att utforska och utnyttja miljön på nya sätt när förhållandena ändras (det sk variabilitetsscenariot). Dessa latenta förmågor gör att insekter snabbt kan svara på sådana förändringar och resulterar i ett cykliskt mönster av ökning och minskning av antalet växter som faktiskt används vid en given tidpunkt. Dessa oscillationer i värdväxtrepertoar har föreslagits fungera som en ”artbildningsmotor” genom att vid upprepade tillfällen bryta upp arter med stor utbredning och som använder flera värdväxter i mindre mer specialiserade populationer.

För första gången har de relativa bidragen från dessa två scenarier ställts mot varandra, genom att analysera de nätverksegenskaper de förutspår. Nätverksanalys är en ekologisk metod för att studera de intrikata mönster av interaktioner som återfinns i naturen, mellan t ex insekter och växter. Genom en ny tillämpning av denna metod tillsammans med fylogenetisk analys har forskarna kunnat kvantifiera hur de två scenarierna under tidens lopp har bidragit till dagens mönster. Resultaten visar att variabilitet i växtutnyttjande varit den största drivkraften bakom diversifieringen, men att episoder av snabb artbildning efter stora värdväxtskiften också har bidragit. Författarna föreslår rentav att de båda scenarierna är delar av samma underliggande process: det är variabiliteten i växtutnyttjande som möjliggör de värdväxtskiften som senare kan driva den episodiska snabba diversifieringen på nya värdväxter.

Niklas Janz, den seniora författaren till artikeln som nu publicerats i Nature Communications, kommenterar: ”Det är väldigt tillfredsställande att bidra till att lösa den långvariga frågan om varför det finns så många växtätande insekter. Samtidigt finns det mer praktiska konsekvenser av att variabilitet i växtanvändande kan fungera som en ”diversifieringsmotor”. Det innebär att växtätande insekter ofta är mindre specialiserade på enstaka växter än de kan förefalla. De har ofta dolda förmågor att leva på alternativa växter, inklusive sådana de levt på i sin evolutionära historia. Detta kan användas för att förutspå t ex vilka skadeinsekter som sannolikt kommer att invadera nya områden, eller vilka arter som kommer att överleva när klimatet ändras, genom att skifta till en alternativ växt de redan kan äta”.

Mariana Pires Braga, studiens förstaförfattare, fortsätter: ”Precis, och vi tror att våra idéer gäller även för artinteraktioner bortom insekter och växter, inklusive människan och de organismer som orsakar sjukdomar hos oss. När allt kommer omkring är ju vad som ofta kallas ’nya sjukdomar’ just detta; det är en patogen som har skiftat till människan som en alternativ värd.”