除了顏色和氣味，植物還能靠什么吸引昆蟲？

我們通常認為，植物主要依靠顏色和氣味來吸引傳粉者。但事實上，一些植物還會產生熱量。一直以來，科學家并不清楚熱量在傳粉中的作用。

在一項新發表于《科學》雜志的研究中，一個生物學家團隊發現，植物產生的熱紅外輻射本身就是一種傳粉信號。他們通過實驗表明，古老的蘇鐵類植物曾利用紅外輻射來吸引甲蟲傳粉者。

蘇鐵。（圖/Wikipedia）

這一結果揭示了一個可能是迄今所描述的最古老的植物與動物交流形式，并揭示了熱量產生與紅外感知背后的機制。

隱藏的熱信號

這一發現可以追溯到多年前的亞馬孫雨林。當時，這項研究的第一作者Wendy Valencia-Montoya與世界自然基金會合作，研究瀕危植物和甲蟲。

她發現，這些甲蟲似乎總能找到正確的植物——即使那里沒有花朵、沒有顏色、也沒有明顯的氣味。這讓她非常好奇，正是這種好奇心，引導她去研究蘇鐵——地球上現存最古老的種子植物。

兩枚正在釋放花粉的雄性蘇鐵球果的熱成像圖像。（圖/Wendy Valencia-Montoya）

蘇鐵具有類似棕櫚的葉片和巨大的球果，最早出現于2.5億多年前，遠早于開花植物的興起。在野外工作中，Valencia-Montoya及其合作者連續數天測量了蘇鐵球果的表面溫度。他們發現了一個令人震驚的模式：雄性球果首先升溫，數小時后雌性球果隨之升溫，整個過程遵循著精確的晝夜節律。當球果升溫時，它們會釋放出紅外輻射，甲蟲可以在遠處感知到這種信號。

借助紅外攝像機，研究人員觀察到，當球果“發熱”時，大量甲蟲會聚集而來；而當熱量消退后，它們又迅速離開。

甲蟲在蘇鐵的雄性球果上，這些果球在傳粉過程中會產生熱量的。（圖/Michael Calonje）

實驗室實驗進一步證實，這些昆蟲的反應并非由氣味或濕度引起，而是單純由溫度驅動。

研究人員還使用 3D 打印的人工球果，將其加熱至與真實球果相同的溫度變化曲線。結果表明，即使完全沒有任何化學線索，也能成功吸引甲蟲。

紅外感知的分子基礎

為了揭示甲蟲是如何感知這些不可見的信號的，研究團隊結合了顯微成像、分子生物學和電生理學方法。他們發現，甲蟲觸角的末端分布著微小的熱感受器官，其中密集排列著能夠對細微溫度變化作出響應的神經元。

在分子層面，一種名為TRPA1的蛋白質充當了“熱開關”的角色：當甲蟲感知到宿主植物的特定溫度范圍時，這種蛋白質便會被激活。而有趣的是，不同甲蟲的這一“熱感”基因都略有不同，而是被精細調校成不同版本。這些不同的版本剛好與它們所要傳粉的植物的產熱模式相匹配。

這一機制還凸顯了一個有趣的趨同進化案例：這種紅外感知機制并非甲蟲獨有，蛇和蚊子同樣利用類似的TRPA1通道，來感知來自獵物或宿主的紅外輻射。但令人驚訝的是，在這次的案例中，紅外感知并不是為了捕食或防御，而是為了合作——植物和甲蟲通過這種方式協同完成繁殖。

最早的傳粉信號

通過將現代蘇鐵的熱學數據與分子數據同化石記錄進行比較，研究人員發現，植物產熱及紅外信號的出現，早于色彩斑斕的花朵進化。換言之，早在花朵用絢麗的色彩裝點地球之前，地球上一些最早出現的植物就已經在“閃耀”了——并非依靠色素，而是依靠熱量。

隨著蜜蜂、蝴蝶等傳粉者數量的增加，并進化出更復雜的三色視覺系統，植物逐漸從以熱為基礎的信號，轉向以視覺色素為主導——這一轉變深刻重塑了全球生態系統。

研究團隊還發現了一種進化上的權衡關系：投入大量能量用于產熱的植物，往往不會擁有鮮艷的顏色，反之亦然。就好像大自然必須在“發熱”與“著色”之間做出選擇。

#參考來源：

https://www.mcb.harvard.edu/department/news/ancient-plants-used-infrared-radiation-to-attract-their-pollinators/

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz1728

#圖片來源：

封面圖&首圖：Wendy Valencia-Montoya