竹節蟲是一類以擬態而著名的中到大型昆蟲，通常呈綠色或褐色，有翅或無翅。擬態能力存在於現生竹節蟲發育的各個階段，它們的卵形似植物的種子，幼蟲模仿蠍子或螞蟻，成蟲像樹枝一樣隨風搖曳。某些竹節蟲身體兩側出現類似樹葉的擴展，隱藏在環境中眾多植物裡很難被察覺，這種隱蔽行為是竹節蟲躲避捕食的初級防禦策略。
當竹節蟲不幸被捕食者發現後，它們會通過噴射化學分泌物、或者突然展開鮮豔的後翅迷惑捕食者，甚至裝死等待時機逃跑（次級防禦策略）。如果這一系列措施還不能奏效，竹節蟲還能利用自己身體上尖銳的刺進行主動攻擊（第三級防禦策略）。這便是竹節蟲的生存之道。然而，我們目前對竹節蟲擬態和防禦策略行為的起源和早期演化知之甚少。
現生竹節蟲的擬態現象
近日，首都師範大學生命科學學院碩士生楊弘茹、中山大學副教授師超凡等在《國家科學評論》（National Science Review）發表了題為「Early specializations for mimicry and defense in a Jurassic stickinsect」（《侏羅紀竹節蟲擬態和防禦技能的早期特化》）的研究論文。該研究報導了新發現的我國東北中侏羅世竹節蟲化石標本——多刺隱蔽（Aclistophasma echinulatum），研究者對其形態結構和系統發育進行研究，揭示了1.65億年前竹節蟲擬態和防禦策略的演化機制。首都師範大學高太平教授和任東教授為該論文的共同通訊作者。
多刺隱蔽（Aclistophasma echinulatum）的形態結構，D、F分別為化石中的腹部擴展和刺狀突起。E、G為現生馬來西亞竹節蟲（Heteropteryx dilatata），可見腹部擴展和刺狀突起。
多刺隱蔽擁有竹節蟲典型的杆狀有翅的身體外形，但腹部每一節兩側都出現了明顯的擴展，與同時期蕨類植物葉片的大小和形狀極其相似。現生竹節蟲中的部分類群不僅在腹部，在胸部和足部也出現了擴展（如葉）。因此研究者認為，竹節蟲腹部擴展的出現要早於身體其它部位。
另外，在多刺隱蔽的腹部兩側擴展的邊緣、三對足的股節上均發現了較小的刺狀突起，這表明在侏羅紀時期，竹節蟲就已經演化出了用於反擊捕食者的刺狀突起。可見，雖然侏羅紀時期竹節蟲的防禦機制沒有現生類群完善，但已經初步展示了「躲」和「防」的「組合拳」生存策略，通過兩側擴展這種初期的「擬態」輔助其隱藏，在被捕食者發現之後，利用股節上的突「刺」來奮起反抗，還可以通過飛行來逃避捕食者。
基於系統發育分析結果，研究者標定了這種「擴展」擬態、前後翅、突出的「刺」所關聯的防禦機制在竹節蟲不同類群中的分布規律。
竹節蟲的系統發育關係和多刺隱蔽的生境復原圖
該研究受到國家自然科學基金基礎科學中心項目「克拉通破壞與陸地生物演化」課題、教育部創新團隊發展計劃、國家自然科學基金項目資助。
來源：《國家科學評論》
參考文獻
Early specializations for mimicry and defense in a Jurassic stick insect. 2020. National Science Review, nwaa056, https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa056