植物開(kāi)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(chóng)來(lái)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?yàn)?strong>開(kāi)花植物或者稱為被子植物，它們和哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類一樣是在新生代——也就是6500萬(wàn)年前恐龍滅絕之后才崛起的。

不知道您是否好奇過(guò)，在開(kāi)花植物采用這套授粉策略之前，植物會(huì)采用什么方式來(lái)吸引授粉者的呢？

在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們需要了解一個(gè)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(lái)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(huì)開(kāi)花，在它們那個(gè)時(shí)代，蜜蜂和蝴蝶也還沒(méi)有和植物進(jìn)行這種授粉的共生關(guān)系。

不過(guò)，通過(guò)化石記錄可以知道，在裸子植物的時(shí)代，許多甲蟲(chóng)做著現(xiàn)代蜜蜂、蝴蝶的工作，是它們?cè)趲椭阕又参锸诜鄣摹?/p>

至于當(dāng)時(shí)的裸子植物和這些甲蟲(chóng)是如何進(jìn)行交流的？

最近，一篇發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究表明，當(dāng)時(shí)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(hào)來(lái)吸引授粉甲蟲(chóng)。

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

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

我們平時(shí)說(shuō)的鐵樹(shù)就是蘇鐵，這類植物其實(shí)非常古老，它們?cè)涂铸堃黄鹕?，它們結(jié)出的種子是當(dāng)時(shí)植食性恐龍的重要口糧之一，不過(guò)需要注意的是，蘇鐵種子對(duì)哺乳動(dòng)物是有毒的。

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

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

△ 今天的蘇鐵和恐龍時(shí)代的蘇鐵幾乎沒(méi)有發(fā)生變化

而給蘇鐵授粉的通常也不是這個(gè)時(shí)代常見(jiàn)的授粉媒介——蜜蜂、蝴蝶，而是和中生代時(shí)期一樣，是各種各樣的甲蟲(chóng)。

說(shuō)到蘇鐵授粉，很多人想到的可能都是鐵樹(shù)開(kāi)花非常困難，中國(guó)到處都流傳著百年鐵樹(shù)才開(kāi)花的說(shuō)法，其實(shí)環(huán)境合適的話，鐵樹(shù)年年都開(kāi)花。

但需要指出的是，蘇鐵是裸子植物，它開(kāi)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(lái)，科學(xué)家們一直都知道，一些蘇鐵會(huì)加熱它們的球花，有時(shí)溫度甚至比周圍空氣高出15攝氏度。

似乎蘇鐵是通過(guò)這種方式，來(lái)讓球花氣味散發(fā)到更遠(yuǎn)的地方，或?yàn)槔ハx(chóng)提供溫暖的棲息場(chǎng)所，從而吸引昆蟲(chóng)授粉。

然而，溫迪和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

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

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

之后，她和團(tuán)隊(duì)又設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，以準(zhǔn)確了解昆蟲(chóng)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(méi)有氣味、沒(méi)有顏色，也沒(méi)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(chóng)都選擇了加熱過(guò)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(guò)的材料，覆蓋住加熱后的3D球花。

這種情況下，雖然甲蟲(chóng)無(wú)法通過(guò)觸摸感受到溫度，但是它們依然會(huì)被這些3D球花吸引。

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

之后，該團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研究了甲蟲(chóng)是如何感知到紅外輻射的。

她們發(fā)現(xiàn)，在甲蟲(chóng)觸角的末端有成簇的特殊感覺(jué)細(xì)胞，正是這些細(xì)胞讓甲蟲(chóng)擁有探測(cè)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(chóng)的紅外輻射探測(cè)機(jī)制，關(guān)鍵在于一個(gè)名為TRPA1的基因。

很多人都知道，一些蛇能夠探測(cè)到獵物的體溫，其實(shí)它們機(jī)制和這些甲蟲(chóng)是一樣的，也是通過(guò)這個(gè)TRPA1基因。

蛇和昆蟲(chóng)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(lái)做相同的事，生命真的太有趣了。

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

這表明蘇鐵和這些甲蟲(chóng)之間的這授粉策略存在著漫長(zhǎng)的共同進(jìn)化歷史。

我們前面提到過(guò)，化石記錄可以告訴我們，早期甲蟲(chóng)是裸子植物的授粉媒介，實(shí)際上在那個(gè)時(shí)代，這些授粉昆蟲(chóng)大多還都是夜行動(dòng)物，視覺(jué)有限。

所以，對(duì)于當(dāng)時(shí)的裸子植物來(lái)說(shuō)，熱量和氣味是更可靠的信號(hào)，這可能就是這種加熱自己的授粉策略得以進(jìn)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(huì)加熱自己的花朵結(jié)構(gòu)來(lái)吸引昆蟲(chóng)授粉，我以前就寫(xiě)過(guò)相關(guān)文章，但我一直以為這是一種非常獨(dú)特的方式。

直到讀到這項(xiàng)研究，我才知道原來(lái)加熱自己吸引昆蟲(chóng)授粉的方法比開(kāi)出鮮艷花朵吸引昆蟲(chóng)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(hào)。

報(bào)道原文：
https://www.zmescience.com/ecology/animals-ecology/cycads-heat-infrared-beetle-pollination/
文獻(xiàn)：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz1728