La señal de calor de las plantas es una antigua señal para los polinizadores

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Mucho antes de que las flores deslumbraran a los polinizadores con colores brillantes y aromas dulces, las plantas antiguas utilizaban otra característica para señalar a los insectos: el calor. Los hallazgos, basados en un análisis de la biología y la relación entre las plantas cícadas modernas y las raras especies de escarabajos que las polinizan, ofrecen nuevas perspectivas sobre lo que dio forma a las primeras épocas de la coevolución plantas-animales.

Las plantas han desarrollado una notable variedad de estrategias para atraer a los polinizadores, entre las que no solo se incluyen el color y el olor, sino también la producción de calor. Las plantas termogénicas generan calor mediante una intensa respiración celular. Se cree que en algunos casos este calor, a través de la radiación infrarroja, puede servir de señal directa a los insectos polinizadores. Sin embargo, el papel ecológico y funcional de la termogénesis vegetal sigue siendo especulativo.

Las cícadas, el linaje más antiguo de plantas con semillas polinizadas por animales, constituyen más de la mitad de todas las especies termógenas y dependen de escarabajos especializados como polinizadores. Las pruebas fósiles indican que las interacciones entre cícadas y escarabajos se remontan al menos a 200 millones de años, lo que las convierte en un sistema ideal para investigar si la producción de radiación infrarroja térmica funciona como una señal sensorial para los polinizadores y para explorar la evolución temprana planta-polinizador.

Wendy Valencia-Montoya y sus colegas utilizaron un conjunto de métodos, combinando observaciones de campo en todo el continente americano con biología molecular, electrofisiología, *estudios estructurales de proteínas y experimentos controlados de comportamiento, para comprender la termogénesis de las cícadas y su relación con los escarabajos polinizadores.

Valencia-Montoya et al. descubrieron que la adaptación mitocondrial y los genes circadianos impulsan la producción rítmica de calor en las estructuras reproductivas de la planta, haciendo que las cícadas emitan un único estallido diario de producción de calor que comienza por la tarde y alcanza su punto máximo a primera hora de la noche. Esta radiación infrarroja basta por sí sola para atraer a los escarabajos polinizadores.

Nicholas Bellono y Naomi Pierce flanquean a la autora principal del estudio, la investigadora colombiana Wendy Valencia Montoya. Crédito de la imagen: Veesey Conway/Fotógrafo de Harvard

Los autores también demuestran que los escarabajos polinizadores poseen órganos especializados de detección de infrarrojos en sus antenas, que contienen receptores extremadamente termosensibles cuyas variantes estructurales entre especies se alinean con la potencia térmica específica de las plantas que polinizan. Esto sugiere una coevolución entre la termogénesis vegetal y los sistemas sensoriales de los escarabajos. Las comparaciones evolutivas muestran además que la señalización infrarroja es anterior a la aparición de las señales de polinización generalizadas basadas en el color.

“El infrarrojo es más fácilmente detectable por la noche, lo que limita en gran medida a las cícadas a la polinización por escarabajos de vuelo nocturno”, escribieron Beverly Glover y Alex Webb en un artículo relacionado en Perspective. “Quizá al evolucionar una señal solo detectable por un único receptor transportado por un grupo de insectos nocturnos, las cícadas polinizadas por insectos limitaron sus oportunidades de especiación: la danza lunar entre cícadas y escarabajos puede haber destinado a las cícadas a una radiación evolutiva limitada”.

Cita
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El estudio Infrared radiation is an ancient pollination signal (La radiación infrarroja es una antigua señal de polinización) fue publicado en la revista Science. Autores: Wendy A. Valencia-Montoya, Marjorie A. Liénard, Neil Rosser, Michael Calonje, Shayla Salzman, Cheng-Chia Tsai, Nanfang Yu, John R. Carlson, Rodrigo Cogni, Naomi E. Pierce y Nicholas W. Bellono.

Financiación
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Esta investigación recibió financiación parcial de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos.
Si están interesados, hay un artículo, en inglés, First, male gets heated up, then female, and then, you know publicado en The Harvard Gazette, con información más detallada. El artículo está firmado por Kermit Pattison.