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古老植物操纵昆虫进行热烈而臭味的性行为

了解苏铁植物迷人的推拉授粉策略,结合热量和气味来吸引蓟马进行授精。

作者:Ed Yong
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这篇文章转载自“Not Exactly Rocket Science”博客的旧WordPress版本。该博客将在十月初休假,届时我将带着新内容回归。

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对植物来说,性也是一件又热又臭的事。在大多数植物与昆虫的合作关系中,传粉者似乎通过自愿地在植物之间转移花粉以换取食物来完成大部分工作。

但一个古老的植物谱系——苏铁植物——通过热量和气味的奇特组合,采取更积极的步骤来确保其未来。下午,它们会利用热量和一种有毒的恶臭将昆虫赶出雄球果,然后在晚上用更诱人的气味将它们引诱到雌球果中。

苏铁植物出现在恐龙时代之前,它们六条腿的“傀儡”是一类同样古老的昆虫,称为蓟马。蓟马生活在苏铁树干顶部的单个大球果中,看起来像一个巨大的松果。

蓟马更喜欢雄球果,因为它们的裂缝里富含它们和它们的幼虫以之维生的营养花粉。但它们寄居并非免费。犹他大学的Irene Terry和同事们发现,苏铁植物操纵它们来赚取它们的生存。

到了授粉的时候,苏铁球果会发热。通过快速代谢脂肪、糖和淀粉的储备,它们可以将球果的温度提高12摄氏度,达到约37摄氏度。

球果在上午11点到下午3点之间保持高温,升高的温度会触发释放大量气味,主要由一种叫做β-月桂烯的化学物质组成。

Terry通过将蓟马放在一个Y形管中,一侧吹入β-月桂烯,来测试这种化学物质对蓟马的影响。她发现,这种化学物质在低浓度时会吸引昆虫,但在高浓度时会强烈驱赶它们。如果走在无气味一侧的蓟马突然暴露在高浓度的β-月桂烯中,它们会在10分钟内逃跑或死亡。

苏铁植物化学攻击背后的目标很明确。高浓度的β-月桂烯对蓟马有毒,昆虫会逃离球果以避开它,并带走花粉粒。Terry将这种气味描述为“刺鼻且令人难以忍受”,而蓟马显然也这么认为。

到了晚上,球果会冷却并停止释放β-月桂烯。之前具有驱避作用的化学物质会消散,并且在低浓度时,它(以及其他令人愉悦的气味)会将蓟马召回球果。那些进入雌球果的蓟马会携带宝贵的花粉,为苏铁植物授粉。

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Terry认为进入雌球果的蓟马被欺骗了。显然,它们在那里没有花粉奖励,但Terry认为雌球果通过模仿正确的气味,让蓟马误以为它们是雄性。

虽然看起来是苏铁植物在操纵,但现实是两个物种的命运完全交织在一起。蓟马除了苏铁花粉什么都不吃,而苏铁植物除了蓟马没有其他传粉者。

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Terry认为这种“推拉授粉策略”可能是昆虫授粉进化过程中的一个中间阶段。考虑到蓟马和苏铁植物都是非常古老的进化群体,这一理论得到了有力支持。

最早的开花植物是通过风授粉的,气味仅用于阻止植物捕食者。在这种情况下,苏铁植物利用令人厌恶的气味来操纵昆虫,以达到其性传播的目的。

更多关于授粉的信息

参考文献:Terry,. Walter, Moore, Roemer & Hull. 2007. 苏铁花的嗅觉介导推拉授粉. Science 318: 70。

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