Rostliny, které topí
Vědci už desítky let vědí, že některé rostliny dokážou vytvářet teplo. Tento jev se označuje jako termogeneze. U některých druhů může teplota jejich pletiv vystoupat až o 35 stupňů Celsia nad okolní prostředí. Dosud ale nebylo jasné, zda toto teplo slouží nějakému konkrétnímu účelu.
Nová studie se zaměřila na cykasy, velmi starobylou skupinu nahosemenných rostlin. Tyto rostliny se od doby jury změnily jen minimálně a svým vzhledem připomínají stromové kapradiny, i když s nimi nejsou příbuzné. Mají pevný kmen, růžici tuhých listů a šištice, které slouží k rozmnožování.
Samčí a samičí role odděleně
Cykasy jsou dvoudomé rostliny. To znamená, že existují samčí a samičí jedinci. Samčí rostliny vytvářejí šištice s pylem, samičí šištice obsahují vajíčka, z nichž se po opylení vyvinou semena. Právě šištice jsou jedinou částí rostliny, která produkuje teplo.
To vedlo vědce k hypotéze, že zahřívání by mohlo mít přímou souvislost s rozmnožováním. Jinými slovy, že výroba tepla není náhoda, ale cílená strategie, jak přilákat opylovače.
Přesný rytmus řízený vnitřními hodinami
Výzkum se zaměřil na druh Zamia furfuracea, který roste v Mexiku a je opylován výhradně jedním druhem brouka Rhopalotria furfuracea. Pomocí termokamer vědci zjistili, že šištice se zahřívají podle přesného denního rytmu.
Samčí šištice začínají zvyšovat teplotu v odpoledních hodinách a vrcholí krátce poté. Samičí šištice se zahřívají zhruba o tři hodiny později. Tento cyklus se opakuje každých 24 hodin a nezávisí na světle, vlhkosti ani okolní teplotě. Řídí ho vnitřní genetické hodiny rostliny, takzvaný cirkadiánní rytmus.
Snímání tepla u divoce rostoucího cykasu Zamia furfuracea (Valencia-Montoya et al., Science, 2025)
Brouci následují teplo
Chování brouků přesně odpovídá tomuto tepelnému scénáři. Jakmile se zahřejí samčí šištice, brouci se k nim shromažďují. Když se později zahřejí šištice samičí, brouci se přesunou k nim a přenesou s sebou pyl.
Právě toto načasování poskytlo silný důkaz, že teplo skutečně funguje jako signál pro opylování. Samečkové a samičí rostliny spolu prostřednictvím tepla koordinují pohyb opylovačů.
Jak rostlina vyrábí teplo
Na buněčné úrovni stojí za tímto procesem gen označovaný AOX1. Ten způsobí, že mitochondrie, tedy buněčné elektrárny, přesměrují svůj běžný proces výroby energie. Místo tvorby molekul ATP se uvolněná energie přemění přímo na teplo.
Výsledkem je stabilní a dlouhodobé zahřívání šištic, které je pro brouky dostatečně výrazné, aby ho dokázali zaznamenat.
Jak brouk teplo cítí
Brouci mají na koncích tykadel specializované smyslové struktury zvané koelokonické sensily. Ty reagují na infračervené záření, tedy na teplo. Klíčovou roli v tom hraje iontový kanál TRPA1, známý i z jiných živočichů, například hadů, kteří pomocí něj vnímají teplo kořisti.
Když vědci vyřadili jiné možné podněty, jako je vůně nebo světlo, ukázalo se, že brouci skutečně reagují přímo na sálavé teplo. Po zablokování kanálu TRPA1 brouci přestali na teplo reagovat. Jde o první přímý důkaz, že tento mechanismus vnímání tepla hraje roli v opylování.
Starobylá strategie, která ustoupila květům
Dnes na světě existuje už jen asi 300 druhů cykasů a většina z nich je ohrožená. Jedním z důvodů může být nástup krytosemenných rostlin, tedy kvetoucích rostlin, které se začaly masově šířit před zhruba 112 až 93 miliony let.
Barvy nabízejí téměř neomezené množství kombinací, zatímco infračervené záření nese jen informaci o intenzitě. Jak se hmyz vyvíjel a získával lepší barevné vidění, staly se barevné květy účinnějšími signály než prosté teplo. Specializovaní brouci opylující cykasy zůstali vázáni na noční a tepelné podněty, zatímco jiný hmyz se adaptoval na nové možnosti.
Nový rozměr komunikace v přírodě
Objev ukazuje, že komunikace mezi rostlinami a živočichy je mnohem bohatší, než jsme si dosud mysleli. Kromě vůní a barev existuje i tepelný kanál, který sehrál klíčovou roli v dávné evoluční historii.
Studie tak připomíná, že vztahy mezi rostlinami a jejich opylovači, symbionty či predátory jsou často skryté lidským smyslům. A že i po staletích výzkumu máme stále co objevovat.