Scienty

Задолго до того, как растения стали использовать яркие цвета и ароматы для привлечения опылителей, международная группа биологов выяснила, что они использовали «невидимый свет» — тепловое излучение. Анализ древних саговников и насекомых позволил установить, что в мезозойскую эру доминировал коммуникационный канал, основанный на инфракрасных сигналах.

Фото: img.freepik.com

Саговники (Cycadales) — группа голосеменных растений — одна из самых древних, опыляемая жуками на протяжении уже 200 миллионов лет, начиная со времен динозавров. Ранее считалось, что нагревание их репродуктивных органов (шишек) необходимо для испарения ароматических веществ, привлекающих опылителей, или для защиты от низких температур. Авторы новой научной работы, опубликованной в журнале Science, ученые высказали предположение о том, что тепловые потоки могут выполнять роль навигационного ориентира.

Ученые осуществили ряд экспериментов, используя саговники определенного рода Zamia и их опылителями — жуками-долгоносиками Rhopalotria furfuracea. Тепловизионное обследование выявило, что шишки изменяют свою температуру в соответствии с четким циркадным ритмом: в течение дня температура повышается у экземпляров мужского пола, а к вечеру, приблизительно через три часа, — у экземпляров женского пола. Растения функционируют как природные теплогенераторы, расходуя крахмал в митохондриях для повышения температуры более чем на 10 °C по сравнению с температурой окружающей среды.

Для подтверждения того, что жуков привлекает тепло, ученые разработали трехмерные копии шишек. В ходе экспериментов, где были исключены запахи и тактильные ощущения, насекомые без ошибок выбирали нагретые имитации, не обращая внимания на холодные. Также было установлено, что жуки переходят с остывающих «мужских» моделей на нагревающиеся «женские», что в естественных условиях обеспечивает перенос пыльцы.

Изучение строения насекомых показало наличие специализированных сенсоров в их усиках. Молекулярные биологи идентифицировали ген TRPA1, который отвечает за синтез белка-терморецептора. Интересно, что аналогичный механизм используется комарами и гремучими змеями для обнаружения теплокровных животных. Подавление активности этого рецептора лишало жуков способности реагировать на тепловые сигналы, исходящие от растений.

Ученые считают, что в период, когда господствовали динозавры, инфракрасное взаимодействие служило главным методом общения растений и насекомых. Около 50-100 миллионов лет назад произошел переход к другой стратегии. В меловом периоде возникли и стали развиваться цветковые растения и их опылители – пчелы и бабочки – с развитым цветовым зрением. Выработка цветных пигментов оказалась более экономичной с точки зрения затрат энергии, чем постоянный нагрев, поэтому «тепловые маяки» были вытеснены яркой палитрой красок.