Термогенез — это процесс, посредством которого организмы вырабатывают внутреннее тепло. Хотя обычно он ассоциируется с животными, некоторые растения также развили эту способность. Этот метаболический процесс позволяет определенным частям растения, таким как цветы и соцветия, повышать свою температуру выше температуры окружающей среды.
Сегодня эти растения, в том числе саговники и некоторые покрытосеменные (цветковые растения), полагаются на насекомых для опыления. Тепло, которое они вырабатывают, помогает улетучивать и рассеивать цветочные ароматы и другие химические соединения , которые привлекают насекомых, таких как жуки, мухи и т. д., к растениям. Кроме того, термогенез стабилизирует развитие репродуктивных органов в холодном климате и способствует росту пыльцевых трубок.
Хотя термогенез не может быть напрямую сохранен в палеонтологической летописи , ученые могут сделать вывод о его наличии в древних растениях, изучая анатомические структуры, сходные с таковыми у современных термогенных растений.
Новое исследование, проведенное Ботаническим институтом Барселоны (IBB), совместным центром Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Консорциума музеев естественных наук Барселоны в сотрудничестве с Мадридским университетом Комплутенсе и другими учреждениями, такими как Геологический и горнодобывающий институт Испании (IGME–CSIC), Смитсоновский институт, Барселонский университет и Королевский ботанический сад Сиднея, изучило характеристики современных термогенных растений и сравнило их с ископаемыми растительными линиями. Работа опубликована в журнале Nature Plants .
«Наши результаты показывают, что термогенез у растений — явление более древнее, чем считалось ранее», — объясняет ведущий автор исследования Дэвид Перис из IBB и. «Двести миллионов миллионов лет назад диверсификация цветковых растений еще не произошла. Поэтому термогенез мог быть решающим фактором в эволюционном успехе семенных растений в целом и цветковых растений в частности, а также их опылителей».
У термогенных растений женские структуры созревают раньше мужских, чтобы избежать самооплодотворения. Это относится к ранним линиям расхождения покрытосеменных, у которых были цветочные камеры, где тычинки и плодолистики закрывались независимо. Наличие репродуктивных камер у ископаемых растений, которые могли захватывать насекомых-опылителей, также предполагает, что эта особенность существовала в прошлом.
Крупные репродуктивные структуры, такие как околоцветники или шишки, также могут указывать на термогенез, поскольку они более эффективно сохраняют тепло. Это исследование позволило ученым определить, какие ископаемые растительные линии могли проявлять термогенную активность, предполагая, что термогенез присутствовал в семенных растениях дольше, чем считалось ранее.
Способность вырабатывать тепло могла дать некоторым мезозойским растениям — более 200 миллионов лет назад — конкурентное преимущество перед нетермогенными растениями, привлекая опыляющих насекомых более эффективно, тем самым способствуя их репродуктивному успеху. Эта стратегия привлечения опылителей могла предшествовать другим, таким как яркие цвета цветов, и могла быть обусловлена прошлыми климатическими изменениями. Более того, термогенез тесно связан с выделением ароматов, еще одним важным фактором привлечения насекомых.
Это исследование открывает новые горизонты для изучения того, как эти взаимодействия влияли на разнообразие растений и их опылителей на протяжении эволюционной истории.
«Термогенез в растениях — это не просто ботаническая диковинка», — отмечает соавтор исследования Иван Перес-Лоренцо из IBB. «Это важный фактор, который способствовал успеху двух самых разнообразных групп организмов сегодня: насекомых и покрытосеменных, и он имеет ключевые последствия для понимания эволюции стратегий опыления».
