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南京古生物所揭示一億年前傳粉蝎蛉特化的口器形態

2020-03-06 南京地質古生物研究所
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  中生代存在著一類特殊的長翅目昆蟲——中生蝎蛉,它們具有特化的、明顯伸長的口器,被認為是被子植物大輻射之前的裸子植物的重要傳粉者。近日,科研人員通過對約1億年前白堊紀緬甸琥珀中昆蟲化石的研究,揭示了這類生物的長口器的起源。相關研究成果于34日在線發表于《科學》(Science)雜志子刊《科學進展》(Science Advances)。

  中生蝎蛉廣泛分布于我國侏羅紀燕遼生物群、白堊紀熱河生物群和緬甸琥珀生物群。在中生蝎蛉總科中,阿紐蝎蛉科(Aneuretopsychidae)是已知第一個具長口器的長翅目昆蟲,其口器結構被認為是與跳蚤同源。因此,阿紐蝎蛉科的口器對于人們了解長口器的起源和蚤目的起源具有重要意義。但已知標本都是基于二維的巖石印痕化石,其口器細節結構仍不清楚,并存有很大爭議。

  中國科學院南京地質古生物研究所“現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊”的碩士研究生趙向東在研究員王博和張海春的指導下,通過對白堊紀緬甸琥珀(約1億年前)中的阿紐蝎蛉科昆蟲的研究,為了解傳粉和吸血昆蟲的早期演化提供了新證據。

  研究團隊發現阿紐蝎蛉科口器主要包括三個部分:一個細長的舌,其兩側發育有一對散開的外顎葉。其舌的腹側有橫向的凹槽,上面有一個向上開口的食道,作為食物進入咽部的通道;外顎葉的外表面同樣有橫向的凹槽和硬環,硬環可以控制口器的彎曲程度。在進食時,外顎葉會暫時閉合并包裹住舌,形成功能性的虹吸口器。該形態學特征表明阿紐蝎蛉科口器為下顎起源,從而否定了下唇起源的假說。

  研究團隊對38個化石類群的54個特征進行系統發育分析,結果表明中生蝎蛉總科為一單系群,其長口器可能起源于二疊紀晚期。

  此外,細致的解剖學分析表明,阿紐蝎蛉科和中生蝎蛉總科的口器與跳蚤不同,因此這些蝎蛉都不是蚤目的姊妹群。目前,在緬甸琥珀中已經發現了包括長翅目、脈翅目和雙翅目在內的至少5個科的長口器昆蟲,進一步表明了白堊紀中期傳粉昆蟲的多樣性和復雜性。

  本研究為解釋蝎蛉長口器起源、蚤目起源以及白堊紀傳粉昆蟲演化提供了新見解。

  相關研究工作由中科院、科技部和國家自然科學基金委資助。南京古生物所高級工程師方艷提供了激光掃描共聚焦顯微鏡技術支持,畫師楊定華繪制了二維和三維復原圖。

  論文鏈接

阿紐蝎蛉傳粉復原圖

阿紐蝎蛉科標本照片和結構復原圖

阿紐蝎蛉科標本翅脈線條圖

阿紐蝎蛉科的演化歷史

打印 責任編輯:葉瑞優

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