发布时间:2022-01-14 16:51 原文链接: 缅甸琥珀中发现迄今最古老的蚂蚁模仿者

  奇翅科被认为是缅甸琥珀中最奇特的昆虫之一,最早仅在白垩纪中期缅甸琥珀中发现,在巴西早白垩世地层和美国始新世地层中有少量产出。然而,关于奇翅科的生活习性、系统发育关系和演化历史颇具争议。

  近日,中国科学院南京地质古生物研究所硕士研究生罗慈航在研究员王博指导下,与副研究员梁昆、博士李丽琴等合作,基于中国、美国、德国、斯洛伐克等国的馆藏标本,运用光学显微镜、激光共聚焦显微镜、Micro-CT三维形态重建、几何形态测量学、系统发育学等技术手段,对奇翅科昆虫的形态、系统发育关系、生态行为等开展了综合分析。同时,研究团队在缅甸琥珀中发现了一类拟态蚂蚁的奇翅若虫,对拟蚁行为的早期演化提出了新观点,并论证了这类昆虫的成虫具有拟态蜂类的行为。该研究揭示了目前已知化石证据中唯一具有转换拟态行为的昆虫类群。相关研究成果在线发表在《地球科学评论》(Earth-Science Reviews)上。

  该研究发现了世界上迄今最古老的蚂蚁模仿者。拟蚁行为(myrmecomorphy)是一些动物从形态和行为上模拟蚂蚁的现象,属于一种特殊的拟态行为,在自然界分布广泛。目前,已知在11个目2000多种节肢动物中独立演化超过30次。较难在化石中发现拟蚁行为的确切记录,因而关于拟蚁行为的起源及其演化机制了解较少。研究团队在缅甸琥珀中发现了一类颇为特殊的奇翅科若虫。定量的几何形态测量学分析表明,这类奇翅若虫整体的形态特征较为接近缅甸琥珀中的原始蚂蚁(蜂蚁类),且这类奇翅若虫的腹部有一定程度的收缩,类似蚂蚁的柄腹。此外,这类奇翅若虫的触角和腿部的形态、比例也较为接近蜂蚁。综合以上证据,研究显示这类奇翅若虫完美地拟态蜂蚁,即拟蚁行为在蚂蚁起源不久便已出现。该发现是迄今为止最古老的确切的拟蚁行为证据,将拟蚁行为的化石记录提前了近五千万年。

  该工作论证了奇翅科存在拟态蜂类的行为和转换拟态行为。研究表明,之前已报道的一类奇翅成虫的胸腹部具有一定的收缩,类似蜂类的“细腰”。同时,这类奇翅虫缩短的前翅类似蜂类的翅基片,后翅的形态也很接近蜂类的翅膀;尤其是身体的形状和大小较为接近缅甸琥珀中的长背泥蜂。这表明这类奇翅虫或具有拟态蜂类的行为,这是目前化石中最古老的蜂类拟态行为的证据。这类奇翅虫的若虫和成虫分别拟态蚂蚁和蜂类。该发现提供了目前化石证据中唯一已知的转换拟态行为(transformational mimicry,即在不同生命阶段拟态不同的对象)的证据。

  科研人员首次发现奇翅虫传粉的化石证据。通过对斯洛伐克馆藏的一块缅甸琥珀的研究,研究团队在奇翅目身体及周围发现了大量裸子植物的花粉,这表明奇翅虫或是一类传粉昆虫。这是目前在多新翅部(一类较低等有翅昆虫的总称)昆虫中发现的唯一的传粉证据。奇翅虫所属的网翅总目(包含蟑螂、螳螂、白蚁)在晚古生代和早中生代颇为繁盛,因此,该发现也表明网翅总目可能是最古老的传粉昆虫之一。

  该研究修订了异形目的分类地位。异形目被认为是缅甸琥珀中一类分类位置不清的奇特昆虫。研究基于大量标本的形态学观察和总结,以确切证据表明了异形目实际上是一类特殊的奇翅若虫。

  该工作厘定了奇翅科的分类地位和演化历史。研究团队选取39个类群共56个特征进行系统发育分析,结果表明奇翅科是网翅总目内一类特化的类群,与玉门鞘蠊近缘。奇翅科不应被单独列为一目,而应和玉门鞘蠊一起,组成与螳螂目近缘的奇翅目。奇翅目可能起源在晚侏罗世,在早白垩世兴盛,之后走向衰落,是网翅总目占据新生态位的一次“失败的”演化试验。

  此外,本研究还报道了蛉类幼虫对奇翅若虫的直接捕食行为。上述发现为重建白垩纪陆地生态系统提供了直接证据,再次证明昆虫在白垩纪已演化出极其复杂的行为,并为阐释现代生态系统的起源和演化提供了新视野。

  研究工作得到科技部和国家自然科学基金的支持。

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