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      綜合新聞

      緬甸琥珀中發(fā)現最古老的螞蟻模仿者

        奇翅科被認為是緬甸琥珀中最奇特的昆蟲(chóng)之一,最早僅在白堊紀中期緬甸琥珀中發(fā)現,隨后在巴西的早白堊世地層和美國的始新世地層中也有少量產(chǎn)出。但是,對于奇翅科的生活習性、系統發(fā)育關(guān)系和演化歷史一直極具爭議。 

        近期,中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所碩士生羅慈航在王博研究員指導下,與研究所的梁昆副研究員、李麗琴博士等合作,基于中、美、德、斯洛伐克等國的館藏標本,利用光學(xué)顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、Micro-CT三維形態(tài)重建、幾何形態(tài)測量學(xué)、系統發(fā)育學(xué)等技術(shù)手段,對奇翅科昆蟲(chóng)的形態(tài)、系統發(fā)育關(guān)系、生態(tài)行為等進(jìn)行了綜合分析。同時(shí),研究團隊還在緬甸琥珀中發(fā)現了一類(lèi)擬態(tài)螞蟻的奇翅若蟲(chóng),為擬蟻行為的早期演化提供了新觀(guān)點(diǎn);并論證了這類(lèi)昆蟲(chóng)的成蟲(chóng)具有擬態(tài)蜂類(lèi)的行為。這項研究揭示了目前已知化石證據中唯一具有轉換擬態(tài)行為的昆蟲(chóng)類(lèi)群。研究成果已在線(xiàn)發(fā)表在地球科學(xué)綜合類(lèi)期刊《地球科學(xué)評論》(Earth-Science Reviews 

        本研究取得的主要進(jìn)展和意義如下: 

        1. 發(fā)現了世界上最古老的螞蟻模仿者。擬蟻行為(myrmecomorphy)是一些動(dòng)物從形態(tài)和行為上模擬螞蟻的現象,屬于一種特殊的擬態(tài)行為,在自然界分布非常廣泛。目前已知在11個(gè)目2000多種節肢動(dòng)物中獨立演化超過(guò)30次。由于研究者很難從化石中發(fā)現擬蟻行為的確切記錄,所以我們對擬蟻行為的起源及其演化機制了解很少。 

        此次研究團隊在緬甸琥珀中發(fā)現了一類(lèi)極為特殊的奇翅科若蟲(chóng)。通過(guò)定量的幾何形態(tài)測量學(xué)分析,表明這類(lèi)奇翅若蟲(chóng)整體的形態(tài)特征非常接近緬甸琥珀中的原始螞蟻(蜂蟻類(lèi))。且這類(lèi)奇翅若蟲(chóng)的腹部有一定程度的收縮,類(lèi)似螞蟻的柄腹。此外,這類(lèi)奇翅若蟲(chóng)的觸角和腿部的形態(tài)、比例也非常接近蜂蟻。綜合以上證據,顯示這類(lèi)奇翅若蟲(chóng)完美地擬態(tài)蜂蟻,即擬蟻行為在螞蟻起源不久就出現了。該發(fā)現是迄今為止最古老的確切的擬蟻行為證據,將擬蟻行為的化石記錄提前了近五千萬(wàn)年。 

        2. 論證了奇翅科存在擬態(tài)蜂類(lèi)的行為和轉換擬態(tài)行為。研究團隊發(fā)現,之前已經(jīng)報道的一類(lèi)奇翅成蟲(chóng)的胸腹部具有一定的收縮,類(lèi)似蜂類(lèi)的“細腰”。同時(shí)這類(lèi)奇翅蟲(chóng)縮短的前翅類(lèi)似蜂類(lèi)的翅基片,后翅的形態(tài)也很接近蜂類(lèi)的翅膀;尤其是身體的形狀和大小非常接近緬甸琥珀中的長(cháng)背泥蜂。這表明這類(lèi)奇翅蟲(chóng)很可能具有擬態(tài)蜂類(lèi)的行為,這也是目前化石中最古老的蜂類(lèi)擬態(tài)行為的證據。更有趣的是,這類(lèi)奇翅蟲(chóng)的若蟲(chóng)和成蟲(chóng)分別擬態(tài)螞蟻和蜂類(lèi)。該發(fā)現提供了目前化石證據中唯一已知的轉換擬態(tài)行為(transformational mimicry,即在不同生命階段擬態(tài)不同的對象)的證據。 

        3. 首次發(fā)現奇翅蟲(chóng)傳粉的化石證據。通過(guò)對斯洛伐克館藏的一塊緬甸琥珀的研究,研究團隊在奇翅目身體及周?chē)l(fā)現了大量裸子植物的花粉,表明奇翅蟲(chóng)很可能是一類(lèi)傳粉昆蟲(chóng)。這是目前在多新翅部(一類(lèi)較低等有翅昆蟲(chóng)的總稱(chēng))昆蟲(chóng)中發(fā)現的唯一的傳粉證據。奇翅蟲(chóng)所屬的網(wǎng)翅總目(包含蟑螂、螳螂、白蟻)在晚古生代和早中生代很繁盛,因此該發(fā)現也表明網(wǎng)翅總目可能是最古老的傳粉昆蟲(chóng)之一。 

        4. 修訂了異形目的分類(lèi)地位。異形目被認為是緬甸琥珀中一類(lèi)分類(lèi)位置不清的奇特昆蟲(chóng)。本研究基于大量標本的形態(tài)學(xué)觀(guān)察和總結,以確切證據表明了異形目實(shí)際上是一類(lèi)特殊的奇翅若蟲(chóng)。 

        5. 厘定了奇翅科的分類(lèi)地位和演化歷史。研究團隊選取了39個(gè)類(lèi)群共56個(gè)特征進(jìn)行系統發(fā)育分析,結果表明奇翅科是網(wǎng)翅總目?jì)纫活?lèi)特化的類(lèi)群,與玉門(mén)鞘蠊近緣。奇翅科不應被單獨列為一目,而是應該和玉門(mén)鞘蠊一起,組成與螳螂目近緣的奇翅目。奇翅目可能起源在晚侏羅世,在早白堊世興盛,之后走向衰落,是網(wǎng)翅總目占據新生態(tài)位的一次“失敗的”演化試驗。 

        除此之外,本研究還報道了蛉類(lèi)幼蟲(chóng)對奇翅若蟲(chóng)的直接捕食行為。上述發(fā)現為我們重建白堊紀陸地生態(tài)系統提供了直接證據,也再次證明昆蟲(chóng)在白堊紀已經(jīng)演化出極其復雜的行為,為我們理解現代生態(tài)系統的起源和演化提供了新視野。 

        本研究得到、科技部和國家自然科學(xué)基金委的資助。南京古生物所楊定華繪制了部分生態(tài)復原圖,吳素萍提供了Micro-CT的技術(shù)支持。感謝黃憶人先生和夏方遠先生為本研究提供了部分標本。 

        論文信息:Luo Cihang, Beutel R.G., Engel M.S., Liang Kun, Li Liqin, Li Jiahao, Xu Chunpeng, Vr?ansky P., Jarzembowski E.A., Wang Bo, 2021. Life history and evolution of the enigmatic Cretaceous–Eocene Alienopteridae: A critical review. Earth-Science Reviews. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103914. 

      1 奇翅科及相關(guān)類(lèi)群化石照片

      2 奇翅科復原圖(黎家豪繪制) 

      3 奇翅科若蟲(chóng)和蜂蟻標本照片,右側標M的為蜂蟻

      4 奇翅科生態(tài)復原圖(楊定華繪制)A:若蟲(chóng),左下側為奇翅科,右下側兩只為蜂蟻;B:成蟲(chóng)

      5 奇翅科及相關(guān)類(lèi)群的系統發(fā)育圖

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