在某些植物与昆虫的关系中，昆虫既为植物授粉，又利用果实作为其后代生长的场所。生物学家将这种伙伴关系称为“传粉育种互利共生”。神户大学植物学家末嗣健二解释道：“这些相互作用令人着迷，因为它们处于合作与冲突的边界。”
经典的例子包括榕属植物与榕小蜂，以及丝兰与丝兰蛾。在这些系统中，植物通常通过掉落含有过多幼虫的果实来控制昆虫种群。由于幼虫通常在果实掉落后死亡，科学家长期以来将这一过程视为维持关系平衡的一种惩罚机制。
末嗣开始质疑这一解释是否适用于日本红接骨木。末嗣说道：“我曾观察到日本红接骨木的花朵中充满了正在交配和取食的Heterhelus甲虫，同时也看到被这些甲虫幼虫寄生的果实大量掉落。面对双方看似都遭受巨大损失的情况，我想知道这是否真的是惩罚，以及昆虫是如何控制其损失的。”他对目前关于传粉育种互利共生中由制裁驱动的平衡这一说法是否有所遗漏表示怀疑。
调查植物与甲虫的关系
为了探索这一谜题，末嗣和他的同事集中研究了两个关键问题。首先，Heterhelus甲虫是否是日本红接骨木（Sambucus sieboldiana）必不可少的传粉者？其次，是什么机制使得这种关系对两个物种都能保持互利？
末嗣实验室的硕士生川岛珠洲描述了解答这些问题所需的复杂方法。“要解决这个问题，需要将传粉事件的细致野外观察、排除实验与人工授粉实验，甚至果实掉落后昆虫的发育追踪结合起来，这种组合非同寻常。许多研究往往止步于其中某一个环节，仅仅是因为完成所有步骤需要耗费大量时间、耐心和后勤投入。”
保护植物与幼虫的落果机制
研究团队在期刊《植物、人类、地球》（Plants, People, Planet）上发表了其研究成果。实验表明，日本红接骨木依赖Heterhelus甲虫进行授粉。与此同时，该植物几乎会败育所有含有幼虫的果实，这有助于限制植物的资源投入。
然而，幼虫在果实掉落后并未死亡。相反，它们会离开掉落的果实，钻入土壤中继续发育直至成熟。
该研究的第一作者川岛表示：“我们的发现展示了一条通往稳定平衡的不同路径，即果实败育可以作为一种双方都能容忍的折衷方案。这一发现将叙事逻辑从‘落果即惩罚’转变为‘落果即共享利益’，同时也并未否认最初定义传粉育种互利共生关系的潜在冲突。”
环境因素塑造平衡
研究人员还计算了植物与甲虫之间关系的成本与收益。分析显示，这种平衡在不同地点存在差异，表明环境条件会影响相互作用的运作方式。
川岛解释道：“虽然所有Heterhelus甲虫物种都依赖接骨木属植物进行繁殖，但反之并不成立，且不同接骨木属植物物种对传粉者的依赖程度存在显著差异。在未来的工作中，绘制Heterhelus占主导地位的区域与其他传粉者更为重要的区域图，应能阐明‘落果折衷方案’在何种情况下受青睐、何种情况下不受青睐背后的生态驱动因素。”
重新思考自然界的合作
对末嗣而言，这些发现突显了自然界的合作如何可能源于那些最初看似浪费或失败的过程。
“就个人而言，这项研究让我意识到，我们才刚刚开始领略自然界中有多少合作是由那些乍看之下似已失败的机制所维持的。一颗掉落的果实看似是一种损失。但意识到它恰恰可能是维持互利共生关系稳定的关键结构，正是这种洞察力激励着我年复一年地追踪这些相互作用。”
该研究由日本科学技术振兴机构资助（资助号 JPMJPR21D6），并与人间环境大学的一名研究人员合作完成。