小甲蟲(chóng)憑啥不迷路？科學(xué)家揭秘：它和毒蛇用同一招，靠紅外線導(dǎo)航

哈嘍，大家好，今天小墨這篇評(píng)論，主要來(lái)分析亞馬孫雨林里的小甲蟲(chóng)怎么找路，答案竟然和毒蛇捕獵用的是同一個(gè)本事。

亞馬孫雨林到了晚上，一種叫蘇鐵類的植物開(kāi)始做一件奇怪的事情，它們會(huì)給自己加熱，溫度能比周圍環(huán)境高出15攝氏度。這不是為了御寒，而是在給一種小甲蟲(chóng)發(fā)信號(hào)。

這個(gè)信號(hào)采用了紅外光的形式，人眼看不見(jiàn)，但甲蟲(chóng)能接收到。哈佛大學(xué)的科學(xué)家們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志上發(fā)表了這項(xiàng)研究，證實(shí)了這是授粉信號(hào)中最古老的形式之一，比色覺(jué)在生物演化史上出現(xiàn)的時(shí)間還早。

加州理工大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家喬·帕克看完研究后說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)"完美極了"，就是大自然會(huì)發(fā)展出來(lái)的方案。

哈佛大學(xué)博士生溫迪·瓦倫西亞-蒙托亞在秘魯亞馬孫雨林住了六個(gè)月，專門(mén)研究一種叫鱗木鐵象鼻蟲(chóng)的小甲蟲(chóng)。

她自己經(jīng)常在森林里迷路，但這些小蟲(chóng)子卻能輕松找到蘇鐵類植物。蘇鐵類植物看起來(lái)像矮小的棕櫚或者蕨類，葉片寬大，棕色樹(shù)干，實(shí)際上是松柏科的近親，被稱為"活化石"。

這些象鼻蟲(chóng)特別擅長(zhǎng)探路，溫迪發(fā)現(xiàn)一個(gè)球果后，第二天所有象鼻蟲(chóng)都會(huì)聚集過(guò)來(lái)。她當(dāng)時(shí)就在想，這么小的蟲(chóng)子到底是怎么做到的。進(jìn)入哈佛讀博后，她專門(mén)研究這個(gè)問(wèn)題，想搞清楚甲蟲(chóng)自動(dòng)巡航的秘密。

之前的研究已經(jīng)知道，蘇鐵類植物會(huì)發(fā)熱，有的能讓自己溫度升高2.7攝氏度，厲害的能升13.8攝氏度左右。

同一種植物溫差變化這么大，說(shuō)明這不是簡(jiǎn)單的新陳代謝，而是專門(mén)用來(lái)吸引甲蟲(chóng)的信號(hào)。有些象鼻蟲(chóng)特別擅長(zhǎng)在特定溫度范圍內(nèi)授粉，溫迪猜測(cè)，昆蟲(chóng)能區(qū)分不同溫度，借此判斷是哪種植物。

科學(xué)家們?cè)诜鹆_里達(dá)蒙哥馬利植物中心做了一系列實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，裝滿花粉的雄株球果會(huì)先升溫再冷卻，等著接收花粉的雌株球果則在三小時(shí)后才開(kāi)始變溫。這就形成了一條精心設(shè)計(jì)的路線，引導(dǎo)象鼻蟲(chóng)在雌雄球果之間來(lái)回跑。

后續(xù)實(shí)驗(yàn)顯示，象鼻蟲(chóng)更喜歡球果最溫暖的部分。但科學(xué)家們還不確定，吸引甲蟲(chóng)的到底是熱量本身，還是植物散發(fā)的氣味。為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題，他們用3D打印機(jī)做了蘇鐵類植物模型，排除了氣味的干擾。

他們給打印模型罩了一層聚乙烯薄膜，和表面留出1厘米空隙，這樣就隔絕了接觸和空氣對(duì)流，但紅外線可以正常透過(guò)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，象鼻蟲(chóng)還是更喜歡發(fā)熱的模型，不喜歡常溫的。這就證明了，吸引甲蟲(chóng)的確實(shí)是紅外光，而不是其他因素。

哈佛大學(xué)生物學(xué)家尼古拉斯·貝洛諾說(shuō)，雖然以前也有研究記錄過(guò)植物發(fā)熱的案例，但大家一直以為這是為了抵御霜凍，或者給傳粉昆蟲(chóng)熱身。這次研究第一次證明，發(fā)熱本身就是引導(dǎo)授粉的信號(hào)。

科學(xué)家們繼續(xù)深入研究，從分子層面了解象鼻蟲(chóng)怎么接收紅外光。他們發(fā)現(xiàn)，這種象鼻蟲(chóng)的觸須神經(jīng)元里有個(gè)叫TRPA1的基因突變。這個(gè)基因在蛇類和蚊子身上也有，幫它們感知紅外線，發(fā)現(xiàn)獵物或者叮咬目標(biāo)。

溫迪覺(jué)得這個(gè)發(fā)現(xiàn)特別神奇。昆蟲(chóng)和蛇類在4億年前就分道揚(yáng)鑣了，但同樣的基因現(xiàn)在還在兩種生物身上以相似的方式工作。"大自然似乎只是循環(huán)利用同一批古老的分子選手，反復(fù)派它們上場(chǎng)"，她這樣說(shuō)。

其實(shí)早就有科學(xué)家知道，部分甲蟲(chóng)能感知紅外輻射。黑火甲蟲(chóng)就是其中之一，它們能探測(cè)到幾百千米外火焰釋放的紅外光。但這次研究第一次展示了紅外感知的分子和細(xì)胞基礎(chǔ)，把整個(gè)機(jī)制講清楚了。

研究人員還搜索了現(xiàn)存植物和化石記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)有意思的規(guī)律。種子植物的顏色越多變，它們能自己發(fā)熱的幾率就越低，反過(guò)來(lái)也一樣。而且甲蟲(chóng)形成輻射演化的時(shí)間，比蜜蜂、蝴蝶這些能識(shí)別多種顏色的傳粉昆蟲(chóng)要早得多。

考慮到亞馬孫甲蟲(chóng)的夜行習(xí)性，它們發(fā)展出一套不依靠色彩找路的方式也很正常。這些甲蟲(chóng)還會(huì)在蘇鐵類的球果上產(chǎn)卵，發(fā)育周期完全和植物綁在一起。溫迪說(shuō)得很直白，沒(méi)有甲蟲(chóng)就沒(méi)有植物，沒(méi)了植物甲蟲(chóng)也活不了。

這項(xiàng)研究首次論證了紅外光對(duì)植物授粉的重要性，但蘇鐵類植物其實(shí)還會(huì)釋放濕度和氣味信號(hào)來(lái)吸引甲蟲(chóng)。溫迪和同事們希望未來(lái)能繼續(xù)研究，看看這些植物的熱量、濕度和氣味之間有什么關(guān)聯(lián)。

加州理工的帕克認(rèn)為，新研究提出了一個(gè)可能性，自然界可能還存在其他依賴溫度變化和紅外感知的生態(tài)系統(tǒng)，只是我們還沒(méi)發(fā)現(xiàn)。甲蟲(chóng)占了現(xiàn)今已知40萬(wàn)種生物的四分之一，結(jié)合它們漫長(zhǎng)的演化史，能成為紅外感光授粉的先鋒也說(shuō)得通。

帕克說(shuō)，如果有哪種生物能一腳跨入紅外領(lǐng)域，不僅接收到植物釋放的信息，還成功理解了這些感官線索，那這位行家很大概率就是一只甲蟲(chóng)。

小甲蟲(chóng)靠紅外線找路的能力，和毒蛇捕獵用的是同一個(gè)基因。這個(gè)機(jī)制比色覺(jué)出現(xiàn)得還早，證明了大自然在億萬(wàn)年前就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了這套精密的導(dǎo)航系統(tǒng)。科學(xué)家們通過(guò)這項(xiàng)研究，讓我們看到了一個(gè)人眼看不見(jiàn)的世界，也讓我們更加理解生命演化的奇妙。