靠“热感应”找植物的甲虫

为吸引传粉者，植物长期以来会开出鲜艳的花朵——但世界并非一直如此多彩。早在花朵出现、第一批蜜蜂和蝴蝶飞舞之前，一种名为苏铁的类似棕榈的古老植物就向昆虫展示了另一种诱惑：其球果会发热，充当吸引甲虫传粉者的“热信号塔”。如今，科学家发现甲虫通过触角上的微型红外传感器探测这些信号塔。康奈尔大学的化学生态学家罗伯特·拉古索（未参与此项研究）表示，这项发表在《科学》杂志上的研究“非常酷”，因为它让人们对植物与传粉者的互动有了新的认识。圣路易斯华盛顿大学的进化生物学家苏珊娜·伦纳补充道，该研究令人“完全信服”地证明了红外辐射会吸引这些甲虫传粉者。

植物进化出产生热量的能力已有约12次，且总是在其生殖结构中。热量相当可观：例如，东部臭菘为在冬末吸引传粉者，能将自身温度提高30℃以上。哈佛大学进化生物学家娜奥米·皮尔斯回忆起第一次用红外相机在夜间观察苏铁的情景：“那些球果就像信号塔，这真的让我大开眼界。”

后来，皮尔斯与她的博士生温迪·巴伦西亚-蒙托亚找到了共鸣。蒙托亚在哥伦比亚的一次实地考察中目睹甲虫被苏铁球果吸引，这是她第一次见到甲虫作为传粉者，她表示：“这太酷了，提醒我们传粉不仅仅是蜜蜂和花朵的事。”在博士研究中，蒙托亚首先调查了多少种苏铁的球果会发热。她记录了18种苏铁（部分野生，部分在植物园）的温度，发现球果温度可比周围环境高出多达8℃。

接着，蒙托亚在佛罗里达的一个植物园进行了实验。她将雄性和雌性苏铁（Zamia furfuracea）的盆栽相隔50米摆放，收集了为该物种传粉的甲虫（Rhopalotria furfuracea），在它们身上涂上染料后发现，甲虫确实被球果吸引，甚至会寻找球果最温暖的缝隙。

人们早就知道这些甲虫会被苏铁释放的强烈气味吸引。为排除气味的影响，蒙托亚3D打印了模拟球果并对其加热。结果发现，甲虫会被温暖的球果吸引，其到访和离开的时间与温度的升降同步。这些人工球果还表明，甲虫被吸引的是红外辐射产生的辐射热，而非仅仅是附近被加热的空气。

通过电子显微镜，她发现甲虫触角顶端有神经元。她剪下这些毫米大小甲虫的触角（这项工作极其精细，她甚至不得不戒掉咖啡）进行研究，发现这些神经元会对热量做出反应。神经元中的RNA还显示了TRPA1基因的活性，该基因已知在蚊子和蛇中参与红外探测。当蒙托亚用一种能阻断TRPA1的分子涂抹触角顶端时，甲虫便不再被温暖吸引。

甲虫还能仅根据散发的热量区分苏铁物种。例如，佛罗里达 Pharaxonotha floridana 甲虫的触角对其偏好传粉的 Zamia integrifolia 苏铁球果的温度范围反应更强烈，而 R. furfuracea 甲虫的触角则对其宿主植物（Z. furfuracea）更温暖的球果反应更显著。犹他大学行为生态学家艾琳·特里（未参与此项研究）评价道：“我从未见过如此详细透彻的传粉系统研究。”

值得注意的是，与其他昆虫传粉者相比，这两种“追热”甲虫的色觉异常差，这表明它们可能较少需要通过视觉识别植物。该研究资深作者、哈佛大学的尼古拉斯·贝洛诺说：“这很好地说明了这些传粉者对世界的感知与我们大不相同。”剑桥大学植物学家贝弗利·格洛弗和亚历克斯·韦伯在《科学》的评论中推测，传粉者通过红外定位苏铁，可能解释了苏铁多样性低于开花植物的原因——因为红外辐射作为信号的多功能性远不及颜色，使得苏铁难以与特定传粉者建立专属关系。“或许通过进化出一种仅能被夜间昆虫单一受体探测到的信号，虫媒苏铁限制了自身的物种形成机会，”格洛弗和韦伯写道，“苏铁与甲虫之间的‘月下共舞’，可能注定了苏铁有限的进化辐射。”