中國科學家發現白堊光螢科:緬甸琥珀中揭示發光甲蟲的早期演化

2021-02-15 中國生物技術網

白堊光螢（Cretophengodes azari）及其現生近緣類群光螢科與雌光螢科 受訪者供圖

生物發光現象廣泛地存在於各類生物中。在陸生動物中，能進行生物發光的物種大多數都屬於鞘翅目昆蟲（俗稱甲蟲），而其中又以叩甲總科（螢火蟲及其近親）的物種最多。

中國科學院南京地質古生物研究所相關負責人向澎湃新聞介紹，大部分發光的叩甲總科的物種都屬於「螢類」（lampyroid），包括螢科（Lampyridae）、光螢科（Phengodidae）、雌光螢科（Rhagophthalmidae），以及一個於2020年新建立的華光叩甲科（Sinopyrophoridae）。在這一分支中，除最基部的華光叩甲科外，螢科、光螢科與雌光螢科的身體均較為柔軟，部分類群的雌性還具有幼態持續現象，這使得這一類群的物種很難保存為化石。除螢科於白堊紀緬甸琥珀及一些新生代地層中有化石記錄外，其他類群此前尚沒有化石被正式報導。
而近期，中國科學院南京地質古生物研究所的科研助理李言達、蔡晨陽副研究員等人與捷克帕拉茨基大學、英國布裡斯託大學，及國內中山大學的同行合作，從緬甸琥珀中發現了一個叩甲總科的新科：白堊光螢科（Cretophengodidae）。
這一新類群的發現對於研究叩甲總科中生物發光的起源與演化具有重要意義。該項研究成果已於2021年1月20日在線發表於英國《皇家學會會刊—B輯》（Proceedings of the Royal Society B）上。
相關人員介紹，此次，研究人員在白堊紀中期緬甸琥珀（約1億年前）中發現了一枚保存較完好的阿扎白堊光螢（Cretophengodes azari Li, Kundrata, Tihelka & Cai, 2021）雄性標本（圖1）。白堊光螢的觸角具12節，呈雙櫛狀，與現生的光螢科相似。然而白堊光螢的前胸腹板較發達，鞘翅完全覆蓋腹部，腹部可見腹板6節，與光螢科及近緣的雌光螢科不同。根據其形態特徵，研究人員推測白堊光螢可能屬於光螢科+雌光螢科進化枝的基幹類群（圖2）。
白堊光螢的第1–3節可見腹板上具有一個淺色明亮區域，這可解釋為它的發光器官，其位置與雌光螢科中的一些物種十分相似。這一發現表明發光的螢類進化枝至少在白堊紀中期就已經發生了多樣化。在白堊紀，包括螞蟻、青蛙、早期鳥類在內的軟軀體叩甲的潛在捕食者發生了快速分化。研究人員推測，白堊光螢中的發光器官或許與抵禦這些捕食者有關（圖3）。
白堊光螢的發現也為這一類群的軟軀體化及生物地理提供了新的見解。華光叩甲科昆蟲的身體完全硬化，而螢類進化枝中的其餘類群身體都發生了強烈的軟化。
白堊光螢的身體介於二者之間，處於中間過渡狀態，填補了這一演化上的缺環。附：南京古生物所方豔高級工程師提供了雷射掃描共聚焦顯微鏡技術支持，畫師楊定華繪製了復原圖。

阿扎白堊光螢（Cretophengodes azari）的生態復原圖

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