Международная команда биологов выяснила, что задолго до того, как растения начали привлекать опылителей яркими цветами и ароматами, они использовали «невидимый свет» — тепловое излучение. Исследование древних саговников и жуков позволило доказать существование коммуникационного канала на основе инфракрасных сигналов, который преобладал в мезозойскую эру.

Древние саговники и их опылители

Саговники (Cycadales) — одна из самых древних групп семенных растений, которые опыляются жуками уже около 200 миллионов лет, еще со времен динозавров. Известно, что их репродуктивные органы (шишки) способны нагреваться. Ранее считалось, что это необходимо для испарения запаха, привлекающего опылителей, или для защиты от холода. Однако авторы нового исследования, опубликованного в журнале Science, предположили, что само тепло служит своеобразным навигационным маяком для насекомых.

Эксперименты с тепловыми сигналами

Ученые провели серию экспериментов с саговниками рода Zamia и их опылителями — жуками-долгоносиками Rhopalotria furfuracea. Тепловизионная съемка показала, что шишки нагреваются по строгому циркадному ритму: днем температура повышается у мужских растений, а ближе к вечеру — у женских. Растения функционируют как биологические печи, сжигая крахмал в митохондриях, чтобы повысить свою температуру более чем на 10 °C выше окружающей среды.

Чтобы доказать, что жуки летят именно на тепло, исследователи создали 3D-модели шишек. В экспериментах, исключающих влияние запаха и тактильных ощущений, насекомые безошибочно выбирали нагретые муляжи, игнорируя холодные. Более того, жуки перелетали с остывающих «мужских» моделей на нагревающиеся «женские», что в природе обеспечивает перенос пыльцы.

Молекулярные механизмы восприятия тепла

Анатомический анализ насекомых выявил в их усиках специализированные сенсоры. Молекулярные биологи обнаружили у жуков ген TRPA1, кодирующий белок-терморецептор. Примечательно, что аналогичный механизм используют комары и гремучие змеи для поиска теплокровных жертв. Блокировка этого рецептора делала жуков «слепыми» к тепловым сигналам растений.

Эволюция способов коммуникации

Исследователи считают, что в эпоху динозавров инфракрасная коммуникация была основным способом взаимодействия между растениями и насекомыми. Однако примерно 50–100 миллионов лет назад произошла глобальная смена стратегий. В меловом периоде появились и развились цветковые растения и их опылители (пчелы, бабочки), обладающие хорошим цветовым зрением. Производство цветных пигментов оказалось энергетически выгоднее, чем постоянный нагрев, поэтому «тепловые маяки» уступили место яркому разнообразию цветов.