Термогенез растений привлекал насекомых-опылителей уже 200 миллионов лет назад

Термогенез — это процесс генерации внутреннего тепла организмами. Хотя он обычно ассоциируется с животными, некоторые растения также развили эту способность. Этот метаболический процесс позволяет определённым частям растения, таким как цветы и соцветия, повышать свою температуру выше температуры окружающей среды.

Сегодня такие растения, включая саговники и некоторые покрытосеменные (цветковые), зависят от насекомых для опыления. Вырабатываемое ими тепло помогает улетучивать и распространять цветочные ароматы и другие химические соединения, привлекающие насекомых, таких как жуки, мухи и трипсы. Кроме того, термогенез стабилизирует развитие репродуктивных органов в холодном климате и облегчает рост пыльцевых трубок.

Свидетельства в палеонтологической летописи

Хотя термогенез напрямую не сохраняется в окаменелостях, учёные могут предположить его наличие у древних растений, изучая анатомические структуры, сходные с таковыми у современных термогенных растений.

Новое исследование под руководством Ботанического института Барселоны (IBB), совместного центра Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Консорциума Музея естественных наук Барселоны, в сотрудничестве с Мадридским университетом Комплутенсе и другими институтами, изучило характеристики современных термогенных растений и сравнило их с ископаемыми линиями растений.

Работа опубликована в Nature Plants.

«Наши результаты позволяют предположить, что термогенез у растений — более древнее явление, чем считалось ранее, — объясняет Дэвид Перис, исследователь IBB и ведущий автор исследования. — Двести миллионов лет назад диверсификация цветковых растений ещё не произошла. Следовательно, термогенез мог быть решающим фактором эволюционного успеха семенных растений в целом и покрытосеменных в частности, а также их опылителей».

Открытие с эволюционными последствиями

У термогенных растений женские структуры созревают раньше мужских, чтобы избежать самооплодотворения. Это связано с ранними линиями дивергенции покрытосеменных, которые имели цветочные камеры, где тычинки и пестики закрывались независимо. Наличие репродуктивных камер у ископаемых растений, которые могли удерживать насекомых-опылителей, также указывает на существование этой особенности в прошлом.

Крупные репродуктивные структуры, такие как околоцветники или шишки, также могут указывать на термогенез, поскольку они эффективнее удерживают тепло. Это исследование позволило учёным определить, какие ископаемые линии растений могли проявлять термогенную активность, предполагая, что термогенез присутствовал у семенных растений дольше, чем считалось.

Способность генерировать тепло могла дать некоторым мезозойским растениям — более 200 миллионов лет назад — конкурентное преимущество перед нетермогенными растениями, более эффективно привлекая насекомых-опылителей и способствуя их репродуктивному успеху. Эта стратегия привлечения опылителей могла предшествовать другим, таким как яркая окраска цветов, и могла быть обусловлена климатическими изменениями прошлого. Более того, термогенез тесно связан с выделением ароматов — ещё одним ключевым фактором привлечения насекомых.

Это исследование открывает новые пути для изучения того, как эти взаимодействия повлияли на диверсификацию растений и их опылителей на протяжении эволюционной истории.

«Термогенез у растений — это не просто ботаническая диковинка, — отмечает Иван Перес-Лоренцо, исследователь IBB и участник исследования. — Это важный фактор, который способствовал успеху двух самых разнообразных групп организмов сегодня: насекомых и покрытосеменных, и он имеет ключевое значение для понимания эволюции стратегий опыления».