Než existovaly květiny, tyto rostliny lákaly hmyz teplem
Nový výzkum podivných rostlin cykasu nabízí pohled do prehistorického původu opylování
Tepelný snímek dvou samčích šišek cykasu Zamia furfuracea. Šišky se při uvolňování pylu zahřívají. Některé oblasti čípků se mohou zahřívat rozdílně a tyto vzory slouží jako vodítka pro opylování.
Slova „opylování“ a „květina“ se mohou zdát neoddělitelná, ale rostliny se začaly dvořit hmyzu miliony let předtím, než se vyvinuly. honosné okvětní lístky. Nyní víme, jak to mohli udělat: ne oslnivou barvou, ale sálavým teplem.
Studie zveřejněná dnes v Věda odhaluje, že cykasy, tropické rostliny, které připomínají palmy, přitahovat brouky pomocí infračerveného záření generované jejich kuželovitými reprodukčními strukturami. Vzhledem k tomu, že cykasy jsou nejstarší skupinou rostlin opylovaných zvířaty na světě, spoluautor Nicholas Bellono, molekulární biolog z Harvardské univerzity, říká, že výsledky nabízejí okno do „nejranější formy opylení“ – prototyp toho, co je dnes jednou z nejvíce transformativních ekologických interakcí na Zemi.
Cykasy jsou termogenní, což znamená, že generují velké teplo – některé druhy dosahují až 15 stupňů Celsia (27 stupňů Fahrenheita) nad okolní teplotu. Hlavní autorka Wendy Valencia-Montoyaová, Ph.D. studentka v Bellonově laboratoři vymyslela experiment: natřela cykasové šišky ultrafialovým fluorescenčním barvivem, aby se jím pokryli přilétající brouci a zanechali viditelné stopy na dalším šišce, které se dotkli. V novém příspěvku ona a její kolegové zjistili, že brouci přednostně navštěvovali nejteplejší oblasti šišek.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.
Brouci druhu Rhopalotria furfuracea na mužském kuželu Z. furfuracea, jejichž šištice produkují teplo při opylení.
Výzkumníci stanovili další funkce pro termogenezi cykasů: teplo zvyšuje vlhkost a rozptyluje vůnioba důležité opylovací signály a to vytváří útulný přístřešek aby se brouci pářili a rozmnožovali. Ale tato práce naznačuje, že infračervené světlo samo o sobě slouží jako přímá narážka. Když výzkumníci zahřáli 3D vytištěné cykasové kužely a zakryli je plastovou fólií, aby se zabránilo vedení tepla dotykem, čímž se infračervené záření stalo jediným možným tepelným signálem, brouci k nim byli stále přitahováni přes nevyhřívané kužely.
Aby tým zjistil, jak brouci zachycují to, co cykasy odkládají, analyzovali smyslové orgány hmyzu na struktury citlivé na teplo a zjistili, že špičky antén byly nabity TRPA1, teplem aktivovaným iontovým kanálem, který také pomáhá. hadi a komáři vnímat infračervené. U obou druhů brouků testovaných ve studii byla aktivace TRPA1 jemně vyladěna na teplotní rozsah jejich příslušné hostitelské rostliny. Vůně, která cestuje dále, pravděpodobně nasměruje brouky do správného sousedství, ale zdá se, že infračervené záření je konečným majákem, který je vede dovnitř.
Tato zjištění také souvisí s dlouhodobou evoluční hádankou, kterou Charles Darwin označil jako „ohavná záhada“: Jak se kvetoucí rostliny, známé jako krytosemenné rostliny, rychle rozrostly na přibližně 350 000 druhů, když cykasy a další nahosemenné rostliny jsou sotva v tisících? autoři doprovodného komentáře naznačují, že spoléhání se na infračervené záření mohlo omezit počet hmyzu, se kterým by si cykasy mohly vybudovat specializované vztahy. Zatímco kvetoucí rostliny mohou upravovat odstín, sytost a vzor, čímž poskytují téměř nekonečné kombinace pro různé opylovače, cykasy mohou pouze upravit intenzitu tepla.
Irene Terry, rostlinná bioložka, která studuje opylování cykasů na univerzitě v Utahu a na této studii se nepodílela, to nazývá „jedním z nejlepších, ne-li nejlepších, cykasových prací, jaké jsem kdy četl“. Pokud jde o evoluční historii, poznamenává, že cykasy mohly také měnit sloučeniny produkující vůni, aby diverzifikovaly a navázaly vztahy se specifickými opylovači, jako jsou květiny. Rostlinná bioložka z University of Cambridge Beverley Glover, spoluautorka komentáře, souhlasí, ale dodává, že krytosemenné rostliny si užívají to nejlepší z obou světů – vůni a barvu. „Více možností pro diverzifikaci je pravděpodobně lepší než jedna,“ říká.
Spoléhání se na detekovatelnou teplotu také naznačuje otázku ochrany: Mohlo by globální oteplování ztížit broukům rozlišení tepla jejich hostitelů? Cykasy už jsou nejohroženější rostlinný řád a behaviorální ekolog Sean Rands z University of Bristol v Anglii, který se na této studii nepodílel, říká, že vyhlídka na selhání komunikace se přidává na seznam hrozeb. „Jakákoli informace, kterou si odnesete,“ říká, „ztíží opylení.“
Je čas postavit se za vědu
Pokud se vám tento článek líbil, rád bych vás požádal o podporu. Scientific American sloužil jako obhájce vědy a průmyslu již 180 let a právě teď může nastat nejkritičtější okamžik v této dvousetleté historii.
Byl jsem a Scientific American předplatitele od mých 12 let a pomohlo mi to utvářet můj pohled na svět. SciAm vždy mě vzdělává a těší a vzbuzuje úctu k našemu obrovskému, krásnému vesmíru. Doufám, že to udělá i vám.
Pokud vy přihlásit se k odběru Scientific Americanpomáháte zajistit, aby se naše pokrytí soustředilo na smysluplný výzkum a objevy; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře v USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy hodnota samotné vědy zůstává příliš často nepoznaná.
Na oplátku získáte zásadní zprávy, strhující podcastyskvělá infografika, nepřehlédnutelné newsletteryvidea, která musíte vidět, náročné hrya nejlepší vědecké psaní a zpravodajství. Můžete dokonce darovat někomu předplatné.
Nikdy nebyl důležitější čas, abychom vstali a ukázali, proč na vědě záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.
