中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)億年前昆蟲(chóng)新物種:恐龍時(shí)代臭大姐長(zhǎng)“巨角”

海峽網(wǎng)3月20日訊 (本網(wǎng)記者)2021年3月，中國(guó)科學(xué)家在琥珀中發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的新物種。這種長(zhǎng)相怪異的“小怪獸”長(zhǎng)著巨大的“角”，和纖細(xì)的身體形成巨大的反差，這也是人類目前發(fā)現(xiàn)的觸角比例最大的一類昆蟲(chóng)，被科學(xué)家稱為“大角蝽”。蝽就是人們俗稱的“臭大姐”。它是首個(gè)具有極為夸張的葉狀觸角的古生蝽類，是緣蝽科中最早的有關(guān)葉狀觸角的記錄。這項(xiàng)研究成果發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)雜志《細(xì)胞》旗下子刊iscience上。3月20日起，這枚琥珀將在北京石探記博物館進(jìn)行免費(fèi)展覽，屆時(shí)還有相關(guān)的科普活動(dòng)同時(shí)開(kāi)展。

這篇論文的第一作者是南開(kāi)大學(xué)杜寶潔博士和中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所陳睿博士，通訊作者是南開(kāi)大學(xué)肖金花教授和黃大衛(wèi)教授，南開(kāi)大學(xué)卜文俊教授和研究生陶文韜，北京林業(yè)大學(xué)史宏亮副教授，石探記生物學(xué)研究中心劉曄、馬帥和石探記博物科學(xué)館倪夢(mèng)雅，以及深圳世紀(jì)琥珀博物館的孔繁利參加了部分工作。本研究中的琥珀來(lái)自緬甸北部克欽邦胡岡谷地，琥珀的形成年代準(zhǔn)確的確定于白堊紀(jì)中期（約9900萬(wàn)年前）。該大角蝽具有極為夸張的葉狀擴(kuò)展觸角。這一發(fā)現(xiàn)表明，緣蝽科物種的觸角擴(kuò)張至少起源于9900萬(wàn)年前，并對(duì)化學(xué)通訊行為，防御行為和性選擇行為起到至關(guān)重要的作用。

琥珀整體照。受訪者供圖

據(jù)杜寶潔博士介紹，本研究報(bào)道的緣蝽若蟲(chóng)“武氏大角蝽”，是以標(biāo)本的提供者武力靜女士的姓氏命名的。杜寶潔說(shuō)，當(dāng)剛拿到標(biāo)本時(shí)，感到非常興奮，因?yàn)楸４嬗诨顽曛械奶鼗卣鳂O為罕見(jiàn)。武氏大角蝽夸張而精美的多節(jié)葉狀擴(kuò)展觸角前所未有，表明部分半翅目昆蟲(chóng)在白堊紀(jì)中期擁有華麗的外觀，并已經(jīng)建立了敏感、精細(xì)的感覺(jué)系統(tǒng)。

圖2. M. wuae Du & Chen gen. et sp. nov. A, C–I. 觸角: A. 觸角整體觀；C–F. 觸角第1–4節(jié)側(cè)面觀；G–H. 第4節(jié)觸角主軸遠(yuǎn)端和近端擴(kuò)展面上剛毛的分布；I. 第4節(jié)觸角角質(zhì)加厚邊緣；B. 頭腹側(cè)面觀（受訪者供圖）

陳睿博士注意到，該緣蝽若蟲(chóng)強(qiáng)烈擴(kuò)展的觸角面無(wú)疑顯著增加了其表面積，可接收更多的化學(xué)信號(hào)，增強(qiáng)對(duì)潛在寄主植物和周圍環(huán)境的感覺(jué)功能。除此之外，夸張的形態(tài)特征還可能在對(duì)配偶的定位和吸引中發(fā)揮作用，因?yàn)橥ǔＶ挥袕?qiáng)壯的雄性才能支撐這么大的觸角，這也為雌性尋找優(yōu)質(zhì)雄性提供了重要的視覺(jué)信號(hào)。

圖3. M. wuae gen. et sp. nov. A. 體背面觀，標(biāo)尺=1 mm；B. 翅芽背面觀，標(biāo)尺=500 μm；C. 前足脛節(jié)和跗節(jié)側(cè)面觀，標(biāo)尺=1 mm；D. 中足脛節(jié)和跗節(jié)側(cè)面觀，標(biāo)尺=500 μm；E. 后足脛節(jié)和跗節(jié)側(cè)面觀，標(biāo)尺=1 mm（受訪者供圖）

杜寶潔通過(guò)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，該緣蝽應(yīng)該是近四齡若蟲(chóng)。同時(shí)，觸角第一節(jié)粗壯，第2–4節(jié)擴(kuò)展，且觸角軸近緣面密被剛毛，邊緣具強(qiáng)角質(zhì)結(jié)構(gòu)?；趯?duì)琥珀緣蝽若蟲(chóng)的發(fā)育階段和觸角的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析，以及部分現(xiàn)生緣蝽的相關(guān)生態(tài)學(xué)信息，我們推測(cè)該若蟲(chóng)擴(kuò)展的觸角將貫穿整個(gè)成蟲(chóng)階段，從而揭示出緣蝽在白堊紀(jì)時(shí)期已經(jīng)具有了高效的配偶定位和性展示能力。

現(xiàn)生緣蝽生態(tài)照。受訪者供圖

圖4. 現(xiàn)生緣蝽生態(tài)照. (A–B) Chariesterus antennator；(C–D) Chariesterus armatus；(E–F)Dalader sp.；(G–H)Thasus neocalifornicus. A， C， E， G.若蟲(chóng)； B， D，F(xiàn)， H.成蟲(chóng)。（受訪者供圖）

卜文俊教授提出，該緣蝽很可能是在擬態(tài)一個(gè)有葉子的樹(shù)枝。這比單純地模仿樹(shù)葉或樹(shù)枝要復(fù)雜得多，這是一種獨(dú)特而有效的防御模式，可能是為了應(yīng)對(duì)白堊紀(jì)時(shí)期眾多的捕食者進(jìn)化而來(lái)，它為自然選擇下昆蟲(chóng)行為多樣性的進(jìn)化提供了證據(jù)。

圖5. 在M. wuae gen. etsp. nov.的演化過(guò)程中可能由大觸角帶來(lái)的利與弊。（受訪者供圖）

研究中肖金花教授發(fā)現(xiàn)，由特化特征帶來(lái)的巨大利益和巨大成本之間的平衡是最令人興奮的研究課題之一。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物極端形態(tài)結(jié)構(gòu)的最終表現(xiàn)型受到自然選擇和性選擇兩種力量的拉扯，雖然性選擇的力量往往帶來(lái)爆炸式的正反饋效應(yīng)，但是，發(fā)育和維持龐大的形態(tài)結(jié)構(gòu)仍然需要面對(duì)自然選擇下的巨大考驗(yàn)，兩種力量的綜合作用形成物種進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力，并最終決定了它的進(jìn)化走向。

黃大衛(wèi)教授認(rèn)為，對(duì)于我們的研究材料來(lái)說(shuō)，極端擴(kuò)展的觸角的出現(xiàn)得益于自然選擇和性選擇都在一定程度上促進(jìn)了該緣蝽的生存發(fā)展。但是，即便能夠在接收化學(xué)信息，具有擬態(tài)行為，性選擇方面都占據(jù)上風(fēng)，能量的過(guò)度消耗，笨拙遲緩的行動(dòng)能力以及顯著夸張的外形都會(huì)限制個(gè)體和種群適應(yīng)環(huán)境變化的能力，尤其是在環(huán)境發(fā)生重大變化時(shí)，最終帶來(lái)巨大的負(fù)面效應(yīng)。

劉曄表示，由于資源的稀缺性，目前我們描述和分析的材料是一枚若蟲(chóng)標(biāo)本。若蟲(chóng)的存在表明，如果我們?cè)谖磥?lái)找到成蟲(chóng)，觸角可能更大，第三節(jié)和第四節(jié)觸角的擴(kuò)張可能更顯著。研究團(tuán)隊(duì)會(huì)繼續(xù)搜索，希望可以找到成蟲(chóng)個(gè)體，進(jìn)一步驗(yàn)證這一特化特征的起源及其相關(guān)功能的假設(shè)。

這枚標(biāo)本在北京中關(guān)村圖書(shū)大廈的石探記博物館免費(fèi)對(duì)公眾開(kāi)放三個(gè)月。與這枚奇特的緣蝽琥珀一同展出的，還有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的世界上首枚蝦琥珀、蛇琥珀、恐龍羽毛琥珀等眾多科學(xué)新發(fā)現(xiàn)。據(jù)了解，這枚標(biāo)本今后還將在福州免費(fèi)展出。