Учёные впервые доказали, что тепло, которое вырабатывают некоторые растения, служит для привлечения насекомых-опылителей. Это открытие было сделано в ходе изучения саговников – древней группы растений, которые практически не изменились со времён Юрского периода. Исследование, опубликованное в журнале Science, позволяет предположить, что использование теплового сигнала может быть одним из самых первых способов общения растений с опылителями, появившимся сотни миллионов лет назад.
Эволюционный биолог из Гарвардского университета Венди Валенсия-Монтойя и её коллеги сосредоточили своё внимание на виде саговника Zamia furfuracea, произрастающем в Мексике. Это растение опыляется исключительно одним видом жуков – Rhopalotria furfuracea. С помощью тепловизоров исследователи обнаружили, что репродуктивные шишки (стробилы) саговников нагреваются по строгому циркадному ритму. Мужские шишки начинают нагреваться ближе к середине дня, достигая пика температуры, после чего она спадает. Женские шишки нагреваются на три часа позже.
Наблюдения за жуками показали, что их активность точно синхронизирована с этим тепловым циклом. Насекомые массово прилетают к мужским шишкам в период их нагрева, а затем перемещаются к женским, когда те, в свою очередь, становятся теплее, перенося на себе пыльцу. Учёные выяснили и молекулярные механизмы этого симбиоза. У растений за нагрев отвечает ген AOX1, который заставляет клеточные «энергостанции» – митохондрии – вырабатывать тепло вместо АТФ. У жуков же на кончиках усиков находятся особые сенсоры (коэлоконические сенсиллы), которые напрямую реагируют на инфракрасное тепловое излучение с помощью ионного канала TRPA1. Эксперименты подтвердили, что именно излучаемое тепло привлекает жуков, а блокировка канала TRPA1 лишала их этой способности.
Это открытие добавляет новое измерение в понимании коммуникации между растениями и животными. Ранее были хорошо изучены такие сигналы, как цвет и запах, однако роль инфракрасного излучения как приманки для опылителей обнаружена впервые. Исследователи полагают, что простота теплового сигнала, который несёт лишь информацию об интенсивности, могла впоследствии стать недостатком для саговников. С расцветом цветковых растений, которые используют более сложные визуальные и обонятельные сигналы, а также с развитием у насекомых цветового зрения, древняя стратегия привлечения теплом, возможно, уступила в эффективности, что могло способствовать упадку этой некогда процветавшей группы растений.