中國科學家發(fā)現(xiàn)億年前昆蟲新物種:恐龍時代臭大姐長“巨角”

海峽網(wǎng)3月20日訊 (本網(wǎng)記者)2021年3月，中國科學家在琥珀中發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的新物種。這種長相怪異的“小怪獸”長著巨大的“角”，和纖細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，被科學家稱為“大角蝽”。蝽就是人們俗稱的“臭大姐”。它是首個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。這項研究成果發(fā)表于國際頂級雜志《細胞》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行免費展覽，屆時還有相關(guān)的科普活動同時開展。

這篇論文的第一作者是南開大學杜寶潔博士和中國科學院動物研究所陳睿博士，通訊作者是南開大學肖金花教授和黃大衛(wèi)教授，南開大學卜文俊教授和研究生陶文韜，北京林業(yè)大學史宏亮副教授，石探記生物學研究中心劉曄、馬帥和石探記博物科學館倪夢雅，以及深圳世紀琥珀博物館的孔繁利參加了部分工作。本研究中的琥珀來自緬甸北部克欽邦胡岡谷地，琥珀的形成年代準確的確定于白堊紀中期（約9900萬年前）。該大角蝽具有極為夸張的葉狀擴展觸角。這一發(fā)現(xiàn)表明，緣蝽科物種的觸角擴張至少起源于9900萬年前，并對化學通訊行為，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，本研究報道的緣蝽若蟲“武氏大角蝽”，是以標本的提供者武力靜女士的姓氏命名的。杜寶潔說，當剛拿到標本時，感到非常興奮，因為保存于化石和琥珀中的特化特征極為罕見。武氏大角蝽夸張而精美的多節(jié)葉狀擴展觸角前所未有，表明部分半翅目昆蟲在白堊紀中期擁有華麗的外觀，并已經(jīng)建立了敏感、精細的感覺系統(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)觸角主軸遠端和近端擴展面上剛毛的分布；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，該緣蝽若蟲強烈擴展的觸角面無疑顯著增加了其表面積，可接收更多的化學信號，增強對潛在寄主植物和周圍環(huán)境的感覺功能。除此之外，夸張的形態(tài)特征還可能在對配偶的定位和吸引中發(fā)揮作用，因為通常只有強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信號。

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

杜寶潔通過對標本進行觀察發(fā)現(xiàn)，該緣蝽應該是近四齡若蟲。同時，觸角第一節(jié)粗壯，第2–4節(jié)擴展，且觸角軸近緣面密被剛毛，邊緣具強角質(zhì)結(jié)構(gòu)?；趯︾昃夠砣粝x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)學信息，我們推測該若蟲擴展的觸角將貫穿整個成蟲階段，從而揭示出緣蝽在白堊紀時期已經(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； B， D，F(xiàn)， H.成蟲。（受訪者供圖）

卜文俊教授提出，該緣蝽很可能是在擬態(tài)一個有葉子的樹枝。這比單純地模仿樹葉或樹枝要復雜得多，這是一種獨特而有效的防御模式，可能是為了應對白堊紀時期眾多的捕食者進化而來，它為自然選擇下昆蟲行為多樣性的進化提供了證據(jù)。

圖5. 在M. wuae gen. etsp. nov.的演化過程中可能由大觸角帶來的利與弊。（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。一般來說，動物極端形態(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爆炸式的正反饋效應，但是，發(fā)育和維持龐大的形態(tài)結(jié)構(gòu)仍然需要面對自然選擇下的巨大考驗，兩種力量的綜合作用形成物種進化驅(qū)動力，并最終決定了它的進化走向。

黃大衛(wèi)教授認為，對于我們的研究材料來說，極端擴展的觸角的出現(xiàn)得益于自然選擇和性選擇都在一定程度上促進了該緣蝽的生存發(fā)展。但是，即便能夠在接收化學信息，具有擬態(tài)行為，性選擇方面都占據(jù)上風，能量的過度消耗，笨拙遲緩的行動能力以及顯著夸張的外形都會限制個體和種群適應環(huán)境變化的能力，尤其是在環(huán)境發(fā)生重大變化時，最終帶來巨大的負面效應。

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標本。若蟲的存在表明，如果我們在未來找到成蟲，觸角可能更大，第三節(jié)和第四節(jié)觸角的擴張可能更顯著。研究團隊會繼續(xù)搜索，希望可以找到成蟲個體，進一步驗證這一特化特征的起源及其相關(guān)功能的假設。

這枚標本在北京中關(guān)村圖書大廈的石探記博物館免費對公眾開放三個月。與這枚奇特的緣蝽琥珀一同展出的，還有科學家發(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新發(fā)現(xiàn)。據(jù)了解，這枚標本今后還將在福州免費展出。