除了颜色和气味，植物还能靠什么吸引昆虫？

我们通常认为，植物主要依靠颜色和气味来吸引传粉者。但事实上，一些植物还会产生热量。一直以来，科学家并不清楚热量在传粉中的作用。

在一项新发表于《科学》杂志的研究中，一个生物学家团队发现，植物产生的热红外辐射本身就是一种传粉信号。他们通过实验表明，古老的苏铁类植物曾利用红外辐射来吸引甲虫传粉者。

苏铁。（图/Wikipedia）

这一结果揭示了一个可能是迄今所描述的最古老的植物与动物交流形式，并揭示了热量产生与红外感知背后的机制。

隐藏的热信号

这一发现可以追溯到多年前的亚马孙雨林。当时，这项研究的第一作者Wendy Valencia-Montoya与世界自然基金会合作，研究濒危植物和甲虫。

她发现，这些甲虫似乎总能找到正确的植物——即使那里没有花朵、没有颜色、也没有明显的气味。这让她非常好奇，正是这种好奇心，引导她去研究苏铁——地球上现存最古老的种子植物。

两枚正在释放花粉的雄性苏铁球果的热成像图像。（图/Wendy Valencia-Montoya）

苏铁具有类似棕榈的叶片和巨大的球果，最早出现于2.5亿多年前，远早于开花植物的兴起。在野外工作中，Valencia-Montoya及其合作者连续数天测量了苏铁球果的表面温度。他们发现了一个令人震惊的模式：雄性球果首先升温，数小时后雌性球果随之升温，整个过程遵循着精确的昼夜节律。当球果升温时，它们会释放出红外辐射，甲虫可以在远处感知到这种信号。

借助红外摄像机，研究人员观察到，当球果“发热”时，大量甲虫会聚集而来；而当热量消退后，它们又迅速离开。

甲虫在苏铁的雄性球果上，这些果球在传粉过程中会产生热量的。（图/Michael Calonje）

实验室实验进一步证实，这些昆虫的反应并非由气味或湿度引起，而是单纯由温度驱动。

研究人员还使用 3D 打印的人工球果，将其加热至与真实球果相同的温度变化曲线。结果表明，即使完全没有任何化学线索，也能成功吸引甲虫。

红外感知的分子基础

为了揭示甲虫是如何感知这些不可见的信号的，研究团队结合了显微成像、分子生物学和电生理学方法。他们发现，甲虫触角的末端分布着微小的热感受器官，其中密集排列着能够对细微温度变化作出响应的神经元。

在分子层面，一种名为TRPA1的蛋白质充当了“热开关”的角色：当甲虫感知到宿主植物的特定温度范围时，这种蛋白质便会被激活。而有趣的是，不同甲虫的这一“热感”基因都略有不同，而是被精细调校成不同版本。这些不同的版本刚好与它们所要传粉的植物的产热模式相匹配。

这一机制还凸显了一个有趣的趋同进化案例：这种红外感知机制并非甲虫独有，蛇和蚊子同样利用类似的TRPA1通道，来感知来自猎物或宿主的红外辐射。但令人惊讶的是，在这次的案例中，红外感知并不是为了捕食或防御，而是为了合作——植物和甲虫通过这种方式协同完成繁殖。

最早的传粉信号

通过将现代苏铁的热学数据与分子数据同化石记录进行比较，研究人员发现，植物产热及红外信号的出现，早于色彩斑斓的花朵进化。换言之，早在花朵用绚丽的色彩装点地球之前，地球上一些最早出现的植物就已经在“闪耀”了——并非依靠色素，而是依靠热量。

随着蜜蜂、蝴蝶等传粉者数量的增加，并进化出更复杂的三色视觉系统，植物逐渐从以热为基础的信号，转向以视觉色素为主导——这一转变深刻重塑了全球生态系统。

研究团队还发现了一种进化上的权衡关系：投入大量能量用于产热的植物，往往不会拥有鲜艳的颜色，反之亦然。就好像大自然必须在“发热”与“着色”之间做出选择。

#参考来源：

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

#图片来源：

封面图&首图：Wendy Valencia-Montoya