在鮮艷的花朵出現(xiàn)之前，植物是通過什么方法來吸引授粉昆蟲的？

植物開出鮮艷的花朵，以及釋放出一些氣味或者分泌一些糖，從而吸引蝴蝶、蜜蜂等授粉昆蟲來幫助它們完成授粉，這是我們非常熟悉的一套植物授粉策略。

然而，這套植物授粉策略是非常新的，因為開花植物或者稱為被子植物，它們和哺乳動物、鳥類一樣是在新生代——也就是6500萬年前恐龍滅絕之后才崛起的。

不知道您是否好奇過，在開花植物采用這套授粉策略之前，植物會采用什么方式來吸引授粉者的呢？

在回答這個問題之前，我們需要了解一個前提，就是在被子植物之前，植物是否有授粉的需求。

很顯然是有的，裸子植物早在3.9億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了，并且和恐龍一起在中生代迎來大爆發(fā)，占據(jù)如今被子植物占據(jù)的生態(tài)位。

裸子植物一樣也需要完成授粉才能得到種子，但它們壓根就不會開花，在它們那個時代，蜜蜂和蝴蝶也還沒有和植物進行這種授粉的共生關(guān)系。

不過，通過化石記錄可以知道，在裸子植物的時代，許多甲蟲做著現(xiàn)代蜜蜂、蝴蝶的工作，是它們在幫助裸子植物授粉的。

至于當(dāng)時的裸子植物和這些甲蟲是如何進行交流的？

最近，一篇發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項新研究表明，當(dāng)時裸子植物至少有一種方式——就是利用熱輻射產(chǎn)生的紅外信號來吸引授粉甲蟲。

△ 溫迪·瓦倫西亞-蒙托亞（中），圖源：Veasey Conway/Harvard Staff Photographer

這項研究的主要作者是哈佛大學(xué)進化生物學(xué)家溫迪·瓦倫西亞-蒙托亞（Wendy Valencia-Montoya），而她的研究對象是蘇鐵。

我們平時說的鐵樹就是蘇鐵，這類植物其實非常古老，它們曾和恐龍一起生活，它們結(jié)出的種子是當(dāng)時植食性恐龍的重要口糧之一，不過需要注意的是，蘇鐵種子對哺乳動物是有毒的。

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上面這個是我兩年前在我們小區(qū)采摘的蘇鐵種子，當(dāng)時是為了給我女兒科普蘇鐵，告誡她千萬不要好奇吃下這些種子（直到今天我女兒看到蘇鐵就會說是恐龍的食物）。

由于蘇鐵的生命力非常頑強，所以恐龍滅絕了，它們依然活得好好的，唯一困難的點就是這個時代很多蘇鐵都授粉困難，只能通過人工授粉幫助它們繁殖。

△ 今天的蘇鐵和恐龍時代的蘇鐵幾乎沒有發(fā)生變化

而給蘇鐵授粉的通常也不是這個時代常見的授粉媒介——蜜蜂、蝴蝶，而是和中生代時期一樣，是各種各樣的甲蟲。

說到蘇鐵授粉，很多人想到的可能都是鐵樹開花非常困難，中國到處都流傳著百年鐵樹才開花的說法，其實環(huán)境合適的話，鐵樹年年都開花。

但需要指出的是，蘇鐵是裸子植物，它開出的不是真正的花，而是被稱為孢子葉球，而且還分雌雄，我們可以稱它們?yōu)?strong>雄球花和雌球花。

△ 蘇鐵的雄球花

△ 蘇鐵的雌球花，種子就是在這里發(fā)育

幾十年來，科學(xué)家們一直都知道，一些蘇鐵會加熱它們的球花，有時溫度甚至比周圍空氣高出15攝氏度。

似乎蘇鐵是通過這種方式，來讓球花氣味散發(fā)到更遠的地方，或為昆蟲提供溫暖的棲息場所，從而吸引昆蟲授粉。

然而，溫迪和她的團隊發(fā)現(xiàn)并沒有那么簡單。

她們發(fā)現(xiàn)，蘇鐵的雄球花會率先升溫，在傍晚釋放花粉，而雌球花大約在三小時后才開始升溫。

這種錯開的升溫模式能夠有效地引導(dǎo)昆蟲從一株植物飛向另一株植物，從而完成授粉。

之后，她和團隊又設(shè)計了一系列實驗，以準(zhǔn)確了解昆蟲到底是被蘇鐵的什么所吸引。

她們制作了3D打印的蘇鐵球花，并將它們放置在真正的蘇鐵附近，這些復(fù)制品沒有氣味、沒有顏色，也沒有任何類似植物的質(zhì)感。

一些3D球花被加熱到與真正的蘇鐵球花相同的溫度，而另一些則保持在室溫下，她們觀察到絕大多數(shù)甲蟲都選擇了加熱過的3D球花。

接下去，她們又用一種能阻隔物理接觸，但允許紅外輻射通過的材料，覆蓋住加熱后的3D球花。

這種情況下，雖然甲蟲無法通過觸摸感受到溫度，但是它們依然會被這些3D球花吸引。

所以，結(jié)論顯而易見，甲蟲并不是通過氣味或視覺規(guī)律尋找蘇鐵球花的，而是探測到由熱源發(fā)出的紅外輻射。

之后，該團隊繼續(xù)研究了甲蟲是如何感知到紅外輻射的。

她們發(fā)現(xiàn)，在甲蟲觸角的末端有成簇的特殊感覺細胞，正是這些細胞讓甲蟲擁有探測到紅外輻射的能力。

不僅如此，她們還從分子層面解釋了甲蟲的紅外輻射探測機制，關(guān)鍵在于一個名為TRPA1的基因。

很多人都知道，一些蛇能夠探測到獵物的體溫，其實它們機制和這些甲蟲是一樣的，也是通過這個TRPA1基因。

蛇和昆蟲早在4億多年前就已經(jīng)彼此分離，但它們依然采用相同的基因來做相同的事，生命真的太有趣了。

另外，該研究團隊還發(fā)現(xiàn)，不同種類的甲蟲攜帶的基因版本略有不同，每個版本都是針對其寄主蘇鐵物種產(chǎn)生的特定溫度范圍進行調(diào)整的。

這表明蘇鐵和這些甲蟲之間的這授粉策略存在著漫長的共同進化歷史。

我們前面提到過，化石記錄可以告訴我們，早期甲蟲是裸子植物的授粉媒介，實際上在那個時代，這些授粉昆蟲大多還都是夜行動物，視覺有限。

所以，對于當(dāng)時的裸子植物來說，熱量和氣味是更可靠的信號，這可能就是這種加熱自己的授粉策略得以進化的原因吧。

△ 蘇鐵球花溫度高于周圍，?Wendy Valencia-Montoya

最后

我一直都知道一些植物會加熱自己的花朵結(jié)構(gòu)來吸引昆蟲授粉，我以前就寫過相關(guān)文章，但我一直以為這是一種非常獨特的方式。

直到讀到這項研究，我才知道原來加熱自己吸引昆蟲授粉的方法比開出鮮艷花朵吸引昆蟲授粉更加歷史悠久，甚至可能是目前發(fā)現(xiàn)的最古老的授粉信號。

報道原文：
https://www.zmescience.com/ecology/animals-ecology/cycads-heat-infrared-beetle-pollination/
文獻：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz1728