在鲜艳的花朵出现之前，植物是通过什么方法来吸引授粉昆虫的？

植物开出鲜艳的花朵，以及释放出一些气味或者分泌一些糖，从而吸引蝴蝶、蜜蜂等授粉昆虫来帮助它们完成授粉，这是我们非常熟悉的一套植物授粉策略。

然而，这套植物授粉策略是非常新的，因为开花植物或者称为被子植物，它们和哺乳动物、鸟类一样是在新生代——也就是6500万年前恐龙灭绝之后才崛起的。

不知道您是否好奇过，在开花植物采用这套授粉策略之前，植物会采用什么方式来吸引授粉者的呢？

在回答这个问题之前，我们需要了解一个前提，就是在被子植物之前，植物是否有授粉的需求。

很显然是有的，裸子植物早在3.9亿年前就已经出现了，并且和恐龙一起在中生代迎来大爆发，占据如今被子植物占据的生态位。

裸子植物一样也需要完成授粉才能得到种子，但它们压根就不会开花，在它们那个时代，蜜蜂和蝴蝶也还没有和植物进行这种授粉的共生关系。

不过，通过化石记录可以知道，在裸子植物的时代，许多甲虫做着现代蜜蜂、蝴蝶的工作，是它们在帮助裸子植物授粉的。

至于当时的裸子植物和这些甲虫是如何进行交流的？

最近，一篇发表在《科学》杂志上的一项新研究表明，当时裸子植物至少有一种方式——就是利用热辐射产生的红外信号来吸引授粉甲虫。

△ 温迪·瓦伦西亚-蒙托亚（中），图源：Veasey Conway/Harvard Staff Photographer

这项研究的主要作者是哈佛大学进化生物学家温迪·瓦伦西亚-蒙托亚（Wendy Valencia-Montoya），而她的研究对象是苏铁。

我们平时说的铁树就是苏铁，这类植物其实非常古老，它们曾和恐龙一起生活，它们结出的种子是当时植食性恐龙的重要口粮之一，不过需要注意的是，苏铁种子对哺乳动物是有毒的。

©怪罗

上面这个是我两年前在我们小区采摘的苏铁种子，当时是为了给我女儿科普苏铁，告诫她千万不要好奇吃下这些种子（直到今天我女儿看到苏铁就会说是恐龙的食物）。

由于苏铁的生命力非常顽强，所以恐龙灭绝了，它们依然活得好好的，唯一困难的点就是这个时代很多苏铁都授粉困难，只能通过人工授粉帮助它们繁殖。

△ 今天的苏铁和恐龙时代的苏铁几乎没有发生变化

而给苏铁授粉的通常也不是这个时代常见的授粉媒介——蜜蜂、蝴蝶，而是和中生代时期一样，是各种各样的甲虫。

说到苏铁授粉，很多人想到的可能都是铁树开花非常困难，中国到处都流传着百年铁树才开花的说法，其实环境合适的话，铁树年年都开花。

但需要指出的是，苏铁是裸子植物，它开出的不是真正的花，而是被称为孢子叶球，而且还分雌雄，我们可以称它们为雄球花和雌球花。

△ 苏铁的雄球花

△ 苏铁的雌球花，种子就是在这里发育

几十年来，科学家们一直都知道，一些苏铁会加热它们的球花，有时温度甚至比周围空气高出15摄氏度。

似乎苏铁是通过这种方式，来让球花气味散发到更远的地方，或为昆虫提供温暖的栖息场所，从而吸引昆虫授粉。

然而，温迪和她的团队发现并没有那么简单。

她们发现，苏铁的雄球花会率先升温，在傍晚释放花粉，而雌球花大约在三小时后才开始升温。

这种错开的升温模式能够有效地引导昆虫从一株植物飞向另一株植物，从而完成授粉。

之后，她和团队又设计了一系列实验，以准确了解昆虫到底是被苏铁的什么所吸引。

她们制作了3D打印的苏铁球花，并将它们放置在真正的苏铁附近，这些复制品没有气味、没有颜色，也没有任何类似植物的质感。

一些3D球花被加热到与真正的苏铁球花相同的温度，而另一些则保持在室温下，她们观察到绝大多数甲虫都选择了加热过的3D球花。

接下去，她们又用一种能阻隔物理接触，但允许红外辐射通过的材料，覆盖住加热后的3D球花。

这种情况下，虽然甲虫无法通过触摸感受到温度，但是它们依然会被这些3D球花吸引。

所以，结论显而易见，甲虫并不是通过气味或视觉规律寻找苏铁球花的，而是探测到由热源发出的红外辐射。

之后，该团队继续研究了甲虫是如何感知到红外辐射的。

她们发现，在甲虫触角的末端有成簇的特殊感觉细胞，正是这些细胞让甲虫拥有探测到红外辐射的能力。

不仅如此，她们还从分子层面解释了甲虫的红外辐射探测机制，关键在于一个名为TRPA1的基因。

很多人都知道，一些蛇能够探测到猎物的体温，其实它们机制和这些甲虫是一样的，也是通过这个TRPA1基因。

蛇和昆虫早在4亿多年前就已经彼此分离，但它们依然采用相同的基因来做相同的事，生命真的太有趣了。

另外，该研究团队还发现，不同种类的甲虫携带的基因版本略有不同，每个版本都是针对其寄主苏铁物种产生的特定温度范围进行调整的。

这表明苏铁和这些甲虫之间的这授粉策略存在着漫长的共同进化历史。

我们前面提到过，化石记录可以告诉我们，早期甲虫是裸子植物的授粉媒介，实际上在那个时代，这些授粉昆虫大多还都是夜行动物，视觉有限。

所以，对于当时的裸子植物来说，热量和气味是更可靠的信号，这可能就是这种加热自己的授粉策略得以进化的原因吧。

△ 苏铁球花温度高于周围，©Wendy Valencia-Montoya

最后

我一直都知道一些植物会加热自己的花朵结构来吸引昆虫授粉，我以前就写过相关文章，但我一直以为这是一种非常独特的方式。

直到读到这项研究，我才知道原来加热自己吸引昆虫授粉的方法比开出鲜艳花朵吸引昆虫授粉更加历史悠久，甚至可能是目前发现的最古老的授粉信号。

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