Scienty

Фото: img.freepik.com

Учёные впервые получили доказательства того, что тепло, генерируемое некоторыми растениями, используется для привлечения насекомых-опылителей. Это открытие стало результатом изучения саговников – древней группы растений, сохранившей свой облик со времён Юрского периода. В статье, опубликованной в журнале Science, предполагается, что тепловой сигнал мог стать одним из первых способов взаимодействия растений с опылителями, возникшим сотни миллионов лет назад.

Венди Валенсия-Монтойя, эволюционный биолог из Гарварда, и её команда изучили саговник Zamia furfuracea, произрастающий в Мексике. Опыление этого растения осуществляется исключительно одним видом жуков – Rhopalotria furfuracea. Используя тепловизоры, ученые выявили, что репродуктивные шишки (стробилы) саговников нагреваются в соответствии с четко выраженным циркадным ритмом. Мужские шишки начинают нагреваться в середине дня, достигая максимальной температуры, а затем она снижается. Женские шишки нагреваются на три часа позже.

Наблюдения за жуками выявили четкую синхронизацию их активности с тепловым циклом. Насекомые в большом количестве прибывают к мужским шишкам в период их нагрева, а затем перемещаются к женским, когда те становятся теплее, при этом перенося на себе пыльцу. Ученые также определили молекулярные механизмы, лежащие в основе этого симбиоза. У растений за нагрев отвечает ген AOX1, который заставляет клеточные «энергостанции» – митохондрии – производить тепло вместо АТФ. У жуков же на кончиках усиков расположены специальные сенсоры (коэлоконические сенсиллы), которые непосредственно реагируют на инфракрасное тепловое излучение посредством ионного канала TRPA1. Экспериментальные данные подтвердили, что именно излучаемое тепло привлекает жуков, а блокировка канала TRPA1 устраняет эту способность.

Это открытие расширяет представления о взаимодействии между растениями и животными. Сигналы, такие как цвет и запах, уже достаточно хорошо исследованы, однако роль инфракрасного излучения в качестве приманки для опылителей определена впервые. Ученые считают, что простота теплового сигнала, передающего информацию только об интенсивности, могла со временем стать ограничением для саговников. По мере развития цветковых растений, использующих более сложные визуальные и обонятельные сигналы, и совершенствования цветового зрения у насекомых, древняя стратегия привлечения теплом, вероятно, потеряла свою эффективность, что могло способствовать упадку этой некогда успешной группы растений.