[本刊訊] 由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所黎巴嫩籍研究員丹尼·阿扎領(lǐng)銜的一項(xiàng)最新研究成果:在距今約1.25億年前的黎巴嫩琥珀中發(fā)現(xiàn)已知最古老的蚊子化石,并證明在蚊科演化的早期階段,雄性蚊子也是吸血的,昆蟲(chóng)的早期吸血行為比我們想象的更為復(fù)雜。成果于2023年12月4日,在線(xiàn)發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上。
迄今已知最古老的琥珀發(fā)現(xiàn)于美國(guó)石炭紀(jì)晚期的地層中。在意大利的三疊紀(jì)地層中也發(fā)現(xiàn)了琥珀,里面包裹了螨蟲(chóng)和雙翅目昆蟲(chóng),這是已知最古老的含生物體的琥珀。泰國(guó)的侏羅紀(jì)地層中也發(fā)現(xiàn)了琥珀,里面包裹了硅藻等生物體。
黎巴嫩琥珀共有兩大類(lèi),分別發(fā)現(xiàn)于白堊紀(jì)地層和侏羅紀(jì)地層,目前的研究集中于白堊紀(jì)琥珀,它們采自絕大多數(shù)的琥珀地點(diǎn)。這些琥珀大多保存于白堊紀(jì)的海相或海陸交互相砂巖中。由于同層還保存了很多微體古生物化石,以及菊石等海洋生物化石,因此黎巴嫩白堊紀(jì)琥珀的生物地層時(shí)代是比較明確的,為巴列姆期早期,距今約1.25億年。黎巴嫩琥珀中保存了大量昆蟲(chóng)以及蛛形類(lèi)、多足類(lèi)等節(jié)肢動(dòng)物,還有植物、真菌等包裹體,代表了目前已知最古老的復(fù)雜琥珀生物群。
昆蟲(chóng)的吸血行為,一般被認(rèn)為是其從刺吸式口器取食植物汁液的行為演變而來(lái)的。例如,吸血跳蚤很可能起源于以植物汁液為食的長(zhǎng)翅目昆蟲(chóng)。但吸血行為的演化歷程一直很難知曉,主要原因是中間型昆蟲(chóng)化石記錄的空白和化石細(xì)節(jié)保存的限制。
蚊子是一種臭名昭著的吸血昆蟲(chóng),它們中的一部分種類(lèi)吸食人類(lèi)或動(dòng)物的血液,并傳播病毒、線(xiàn)蟲(chóng)、原蟲(chóng)等多種病原體,每年可導(dǎo)致數(shù)十萬(wàn)人死亡?,F(xiàn)今的蚊科,已知約有3600種蚊子,但人類(lèi)對(duì)它們的起源和早期演化了解得卻極為有限。
本研究成果來(lái)自對(duì)2塊保存了精美雄性蚊子的琥珀,該琥珀產(chǎn)于黎巴嫩哈瑪納鎮(zhèn)附近,發(fā)現(xiàn)于約15年前。對(duì)琥珀昆蟲(chóng)的發(fā)現(xiàn)和辨認(rèn)是一個(gè)復(fù)雜煩瑣的過(guò)程,需要對(duì)其進(jìn)行切割、打磨、拋光,再在顯微鏡下細(xì)致觀察、辨認(rèn)。2023年3月,丹尼·阿扎入職中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所后,運(yùn)用激光共聚焦顯微鏡、熒光顯微鏡等儀器仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)這兩只雄蚊均保存了特有的刺吸式口器:包括呈三角形的邊緣發(fā)育小齒的下顎,以及延長(zhǎng)的具有齒狀構(gòu)造的內(nèi)顎葉等。而現(xiàn)今一些雌蚊具有刺吸式口器用于吸血,雄蚊口器退化不進(jìn)食,或取食花露、真菌等。此次發(fā)現(xiàn)的雄蚊具有刺吸式口器,揭示1.25億年前的雄蚊也是吸血昆蟲(chóng)。
這次新發(fā)現(xiàn)的蚊子被命名為中間型黎巴嫩蚊(Libanoculex intermedius),歸入一個(gè)新亞科(Libanoculicinae),置于現(xiàn)代的蚊科(Culicidae)內(nèi)。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的蚊子具有一些中間型特征,雖有典型的吸血型口器,但不如現(xiàn)代蚊類(lèi)的吸血口器發(fā)達(dá)。
雖然分子生物學(xué)研究顯示,蚊科起源于近2億年前的侏羅紀(jì)初期(也有認(rèn)為起源于三疊紀(jì)晚期,距今約2.2億年),但蚊科最早的化石記錄來(lái)自距今約1億年前的白堊紀(jì)中期緬甸琥珀。此次發(fā)現(xiàn)中間型黎巴嫩蚊將蚊科的化石記錄提前了約2500萬(wàn)年。
該研究深度揭示了昆蟲(chóng)的早期吸血行為比想象的更為復(fù)雜。黎巴嫩琥珀昆蟲(chóng)的生存時(shí)代是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)演化的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。距今1.25億~0.8億年前發(fā)生了重要的白堊紀(jì)陸地革命事件。被子植物取代裸子植物成為地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的主宰。被子植物的大輻射也造成訪(fǎng)花昆蟲(chóng)的輻射演化,并促進(jìn)了哺乳動(dòng)物、有鱗類(lèi)爬行動(dòng)物等的崛起。而黎巴嫩琥珀正好處于被子植物輻射演化的初期階段??茖W(xué)家認(rèn)為,在被子植物占據(jù)生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)治地位之前,可能有更多的昆蟲(chóng)是吸血的,它們靠吸食脊椎動(dòng)物的血液獲取更高的能量和營(yíng)養(yǎng)。它們吸血的對(duì)象是脊椎動(dòng)物,很可能是那些具有毛發(fā)的哺乳動(dòng)物、翼龍,或者帶羽毛的恐龍。但吸血行為必然具有一定的危險(xiǎn)性,會(huì)招致這些脊椎動(dòng)物的反抗。因此,在被子植物大量出現(xiàn)后,對(duì)能量需求不高的雄性蚊子,可能就開(kāi)始轉(zhuǎn)而取食被子植物的花露等,那樣更加安全而高效。
(黃迪穎)