La calor generada pels teixits d’algunes plantes ha tingut un paper crucial en la història evolutiva de la pol·linització per insectes

• La recerca, basada en la comparació de llinatges de plantes modernes amb les del registre fòssil, revela que certes plantes presenten les característiques per produir calor, una adaptació crucial en la coevolució entre plantes i insectes, des del Juràssic, i possiblement molt abans.

La termogènesi és un fenomen en què els organismes generen calor de manera interna. Tot i que comunament s’associa amb els animals, algunes plantes també han desenvolupat aquesta capacitat. Aquest procés metabòlic permet que certes estructures de les plantes elevin la seva temperatura per sobre de l’ambiental, especialment en els seus òrgans reproductius, com ara flors i inflorescències. Totes aquestes plantes, que inclouen actualment cícades i certs llinatges d’angiospermes (plantes amb flor), són pol·linitzades per insectes. La calor generada facilita la volatilització i dispersió de les olors florals i altres compostos químics que atreuen insectes com escarabats, mosques i trips cap a les plantes. A més, la termogènesi ajuda a estabilitzar el desenvolupament dels teixits reproductius en ambients freds i facilita el creixement dels tubs pol·línics.

Evidències en el registre fòssil

Tot i que la termogènesi no es pot conservar directament en el registre fòssil, els científics poden inferir la seva presència en plantes antigues mitjançant l’estudi d’estructures anatòmiques similars a les de les plantes termogèniques actuals. Un nou estudi liderat per l’Institut Botànic de Barcelona (IBB), centre mixt del CSIC i del Consorci Museu Ciències Naturals de Barcelona, en col·laboració amb la Universidad Complutense de Madrid, i amb la participació d’investigadors de diverses institucions, com l’Instituto Geológico y Minero de España (IGME–CSIC), el Smithsonian Institution, la Universitat de Barcelona i el Botanic Gardens of Sydney, ha examinat característiques que presenten els llinatges plantes actuals que són termogèniques i les ha comparat amb els llinatges de plantes del registre fòssil.

“Les nostres troballes suggereixen que la termogènesi en plantes és un fenomen més antic del que es pensava anteriorment” explica David Peris, investigador de l’IBB i primer autor de l’estudi, “Fa 200 milions d’anys, la diversificació de les plantes amb flors encara no havia tingut lloc. És per això que la termogènesi podria haver estat un factor clau en l’èxit evolutiu de les plantes amb llavors en general, i en plantes amb flors, en particular, juntament amb els seus pol·linitzadors“.

Un descobriment amb implicacions evolutives

En les plantes termogèniques, les estructures femenines maduren abans que les masculines per evitar l’autofecundació. Això es relaciona amb les línies de divergència primerenca de les angiospermes, que tenien cambres florals on es tancaven els estams i els carpels de manera independent. També la presència de cambres reproductives en plantes fòssils que podrien haver capturat els insectes pol·linitzadors, suggerint que aquesta característica ja existia en el passat.

Aquest estudi ha permès als científics identificar quins són els llinatges de plantes fòssils que podrien haver tingut activitat termogènica, suggerint que la termogènesi sembla haver estat present en les plantes amb llavors durant més temps del que es pensava.

La capacitat de generar calor podria haver donat a certes plantes del Mesozoic, fa més de 200 milions d’anys, un avantatge competitiu en comparació amb les plantes no termogèniques en atreure insectes pol·linitzadors de manera més eficient, contribuint així al seu èxit reproductiu. Aquesta estratègia d’atracció de pol·linitzadors cap a les flors podria ser més antiga que d’altres, com els colors florals, i podria haver estat influenciada per canvis climàtics passats. A més, la termogènesi està estretament relacionada amb l’emissió de fragàncies, un altre factor clau en l’atracció dels insectes.

La investigació obre noves vies per explorar com aquestes interaccions van influir en la diversificació de les plantes i els seus pol·linitzadors al llarg de la història evolutiva. “La termogènesi en plantes no és només una raresa botànica,” assenyala Ivan Pérez-Lorenzo, investigador de l’IBB que també participa en l’estudi, “sinó que es tracta d’un factor important que ha contribuït a l’èxit dels dos grups d’organismes més diversos en l’actualitat: els insectes i les angiospermes, i té implicacions importants per a la nostra comprensió de l’evolució de les estratègies de pol·linització.”

Artícle de referència:

Peris, D., Postigo-Mijarra, J. M., Peñalver, E., Pellicer, J., Labandeira, C. C., Peña-Kairath, C., Pérez-Lorenzo, I., Sauquet, H., Delclòs, X., & Barrón, E. (2024). The impact of thermogenesis on the origin of insect pollination. Nature Plants. DOI: 10.1038/s41477-024-01775-z