W020180517505687875841.jpg
一亿年前食毛类昆虫就已经出现
2019-12-25 08:53:00  来源:新华日报  作者:叶 真 谢诗涵  
1
听新闻

  跳蚤和虱子是几乎所有哺乳类动物的“噩梦”。但是,被困扰的并不仅仅只有我们这些地球数亿万年演化史中的“后辈”们,6500万年以前生活着的恐龙就已经备受寄生昆虫的困扰。

  “恐龙也难当!我们研究发现,有羽恐龙的生存环境可能很糟糕,时刻受到外寄生昆虫的干扰!”在接受记者采访时,首都师范大学高太平副教授幽默地表示。今年11月,首都师范大学的高太平和任东教授团队在白垩纪中期琥珀中发现取食恐龙羽毛的新昆虫,揭开了外寄生昆虫新物种——恩氏中生食毛虫的神秘面纱。该研究成果日前在《自然-通讯》上发表。

  琥珀中发现“蛛丝马迹” 填补食毛类昆虫研究领域空白

  在遥远的白垩纪中期,裸子植物和蕨类植物郁郁葱葱,几只长着羽毛的恐龙正在悠闲地觅食。在一棵松树附近,9只类似于虱子的昆虫扒在一根恐龙羽毛上,贪婪地啃咬着。这时,一大滴树脂滴落,几只小虫连着羽毛被裹入其中……沧海桑田,亿年之后,树脂变成了琥珀,而小虫和羽毛依旧留在琥珀中,从外观上和千万年前并没有太大区别。2016年,这一颗来自缅甸的琥珀和另一颗琥珀被送往中国,一段被埋没了亿年的远古昆虫即将被科学家揭晓。

  含有昆虫的琥珀被人们称为“虫珀”,特别是来自缅甸白垩系地层的琥珀,因为质地透亮、杂质少,近些年成为古昆虫学研究的重点。

  从2014年起,高太平和任东教授团队开始了对于来自缅甸白垩系地层琥珀的研究工作,主要是通过在显微镜下仔细查看不同的含有羽毛的琥珀。“一直到2016年底,我们才先后从2000多块琥珀中找到这两块琥珀材料,因为昆虫标本很小,最大的只有0.2mm,增大了研究的难度。为了获取更细微的结构特征,我们用过纳米CT以及激光共聚焦显微镜等设备,采取多种研究方法,整个研究过程比较艰难。”高太平表示。

  通过显微镜等专业设备,科研人员发现,在琥珀中,这9只体型小于0.2mm的昆虫分散在羽毛的周边,有几只利用足和触角紧紧抓在羽毛上。基于这些昆虫独特的外形特征,研究团队建立了一个新的昆虫类群——恩氏中生食毛虫科。

  为了表示对著名的昆虫学家迈克尔恩格尔的感谢和尊重,研究团队将这种新发现的昆虫命名为“恩氏中生食毛虫”。“‘中生食毛虫’是属名,‘恩氏’是种名,这种命名方式在动物分类中比较普遍。”高太平解释道。

  这项研究基于确凿的化石证据,让科研人员了解了白垩纪食毛昆虫的外形特征,证明昆虫取食毛发的寄生行为至少起源于白垩纪的中期,填补了食毛类昆虫早期起源和演化的空白。可见,食毛类的昆虫伴随着有羽恐龙和鸟类的繁盛就开始出现了。

  恩氏中生食毛虫的发现

  将食毛类昆虫历史推前5500万年

  “跳蚤和虱子作为寄生昆虫最主要的两类,给几乎所有的哺乳动物造成困扰。然而,有关这两类昆虫的起源和演化问题,一直没有确切的证据。”高太平认为,中生食毛虫与如今我们经常看到的虱子关系可能更近一些,可以说是虱子祖先类群的一个旁支。它们虽然取食羽毛,但与虱子相比,还是有一些结构上的差别的。

  中生食毛虫有着头、胸、腹近于等宽的身体,咀嚼式口器,小眼睛,小短腿,短短的触角顶端有着三根长刺。它们的足短小,足上有一个小爪和两根长刺,这些都是协助其抓住宿主的结构,从而适应寄生生活。羽毛为这些寄生昆虫提供了一个生存的环境,在宿主移动的时候,昆虫身上的刺、爪帮助它们牢牢“抓住”羽毛,使得它们不容易从宿主身上脱离。

  研究团队发现,琥珀中羽毛的羽小枝出现断裂,在靠近羽干的位置形成破碎的空洞,明显是中生食毛虫若虫咬食之后的结果。在细致分析两根羽毛的结构之后,研究团队发现这些羽毛来自不同恐龙,这也说明恩氏中生食毛虫对宿主的专一性并不强。

  鸟类是由恐龙的一支演化而来的,这个理论已经普遍被接受了。研究人员指出,现代鸟类能够通过蜕皮来替换被虱子或其他害虫损坏的羽毛,像恩氏中生食毛虫这样以羽毛为食的远古生物,可能导致了现代鸟类蜕皮的进化。

  此次在缅甸琥珀中发现的恩氏中生食毛虫将食毛类昆虫的历史推前了5500万年之久,可以说是迄今为止已知最古老的食毛类昆虫。

  远古的“霸主”恐龙

  可能总是被“茹毛饮血”的昆虫困扰

  昆虫起源于约4亿年前,与陆生植物几乎同时,两者共同塑造了最早的陆生生态系统。虽然昆虫在生活中随处可见,但它们在地球之上的演化历史却始终是个未解之谜。

  在此之前,侏罗纪(2.01亿年前至1.45亿年前)和白垩纪(1.45亿年前至6600万年前),均发现过以血液为食的昆虫。也就是说,恐龙不仅仅会被恩氏中生食毛虫啃噬羽毛,还可能会被跳蚤吸血。中科院南京地质古生物研究所研究员黄迪颖曾在其发表的论文中这样写道:在我国内蒙古宁城中侏罗世道虎沟动物群(距今约1.65亿年)和辽宁北票早白垩世热河动物群(约1.25亿年)内,发现了巨型跳蚤化石,这种化石的发现将蚤目的化石记录至少提前了4000多万年。

  中生代的跳蚤体型十分巨大,通常体长在1.5厘米左右,有的种类甚至可以超过2厘米,是现代跳蚤的5-10倍。“它们最早的宿主可能是有羽恐龙或者翼龙。在之后的白垩纪早期,随着哺乳动物的繁盛,跳蚤开始选择哺乳动物作为宿主,同时结构也发生了很大变化。”高太平以巨大似蚤和侏罗似蚤为例,“这些原始的跳蚤无翅,全身布满了小刺,小眼睛、短触角,超长的刺吸式‘口针’达到身体的一半,口针上布满了锯齿状的突起,用来刺穿厚厚的皮肤,前、中、足都很长,末端有着明显的小爪,用来抓住寄主的羽毛。这些特征都是对寄生生活的适应。”

  那么,有没有可能从中生食毛虫中提取到恐龙的DNA呢?高太平表示,目前应该不可能,在白垩纪这么古老的琥珀中,DNA和蛋白等分子都已经降解或者被无机物替换了。

  “我们研究昆虫的起源和演化,是因为以史为鉴,方能知兴替,了解它们的起源时间和演化过程,以及和宿主之间的协同演化关系,可以让我们更好地认识外寄生昆虫对环境的适应机制,为外寄生昆虫的预防和治理提供理论基础。”

标签:昆虫;羽毛;恐龙
责编:李苏珺
下一篇