動物所奇翅目Alienoptera昆蟲奇特交配行為研究獲進展
2020-12-05 中國科學院動物所奇翅目Alienoptera昆蟲奇特交配行為研究獲進展
2018-01-26 動物研究所
語音播報
昆蟲是地球上種類最多的動物群體（已知超過一百萬種），在所有生物種類（包括細菌、真菌、病毒）中佔比超過50%，它們的蹤跡幾乎遍布世界的每一個角落。如此繁多的昆蟲依據形態上的差異，被歸併為鞘翅目、鱗翅目、膜翅目等30多個目級分類階元。2016年初，中德合作研究團隊在緬甸琥珀中（約一億年前）發現了一個滅絕的昆蟲綱新目——奇翅目Alienoptera昆蟲。在昆蟲綱中，奇翅蟲屬於異類，具有非同尋常的特徵組合，又被戲稱為「四不像」昆蟲。
近日，中國科學院動物研究所博士白明、研究員楊星科和德國耶拿大學博士Wipfler合作，發現了產自白堊紀緬甸琥珀（約一億年前）奇翅目的第二個新屬種，相關研究成果在線發表在《當代生物學》上。
研究團隊在陸續獲得多塊標本之後（共8塊標本，包含9個蟲體，其中3個成蟲6個若蟲），綜合運用多種無損成像和分析手段研究標本，包括動物所的顯微CT、北京同步輻射裝置（BSRF）的硬X射線相襯CT、上海同步輻射裝置的硬X射線相襯CT等。通過對CT數據的重建、分割和融合，無損得到姬鋸胸奇翅蟲高清3D形態。通過詳盡研究後（圖1A-E），再結合三維重建和系統發育結果，最終確定1個新屬種姬鋸胸奇翅蟲†Caputoraptor elegans Bai, Beutel et Wipfler gen. et sp. nov.。該種與已發表的奇翅目昆蟲†Alienopterus brachyelytrus同屬†Alienopteridae，最奇特的是，其特化的頭胸剪刀狀結構，其頭部向後翼狀延伸，與前胸背板鋸齒狀前緣形成剪刀狀結構，前胸背板腹面具有長感覺毛，可能起到觸髮結構閉合的機制，此結構在古生及現生昆蟲及其他動物中絕無僅有。通過對其功能進行分析，研究人員提出三種假說：交配抱握、捕食或防禦，其中交配抱握是最有可能的假說。研究認為姬鋸胸奇翅蟲在交配時，並非是常見的雄上雌下的體位，而是雌性爬到雄性個體上方，通過頭胸剪刀狀結構，把持住雄性的前翅（圖1F）完成交配。此類雌上雄下的交配體位，在動物界極為罕見，目前僅在現生直翅目、蜉蝣目和蜚蠊目等類群中有零星報導。研究進一步豐富了奇翅目昆蟲的種類和生物學信息，有助於了解一億年前複雜的昆蟲交配行為機制，並為仿生學提供啟示。
研究工作受到了國家自然科學基金委、中科院、歐盟、德國研究基金會、德國洪堡基金會、北京光源和上海光源的支持。
†Caputoraptor elegans Bai, Beutel et Wipfler gen. et sp. nov.標本照片及重建圖
A-D.正模標本照片；E. 生態復原圖；F.交配體位示意圖
昆蟲是地球上種類最多的動物群體（已知超過一百萬種），在所有生物種類（包括細菌、真菌、病毒）中佔比超過50%，它們的蹤跡幾乎遍布世界的每一個角落。如此繁多的昆蟲依據形態上的差異，被歸併為鞘翅目、鱗翅目、膜翅目等30多個目級分類階元。2016年初，中德合作研究團隊在緬甸琥珀中（約一億年前）發現了一個滅絕的昆蟲綱新目——奇翅目Alienoptera昆蟲。在昆蟲綱中，奇翅蟲屬於異類，具有非同尋常的特徵組合，又被戲稱為「四不像」昆蟲。
近日，中國科學院動物研究所博士白明、研究員楊星科和德國耶拿大學博士Wipfler合作，發現了產自白堊紀緬甸琥珀（約一億年前）奇翅目的第二個新屬種，相關研究成果在線發表在《當代生物學》上。
研究團隊在陸續獲得多塊標本之後（共8塊標本，包含9個蟲體，其中3個成蟲6個若蟲），綜合運用多種無損成像和分析手段研究標本，包括動物所的顯微CT、北京同步輻射裝置（BSRF）的硬X射線相襯CT、上海同步輻射裝置的硬X射線相襯CT等。通過對CT數據的重建、分割和融合，無損得到姬鋸胸奇翅蟲高清3D形態。通過詳盡研究後（圖1A-E），再結合三維重建和系統發育結果，最終確定1個新屬種姬鋸胸奇翅蟲†Caputoraptor elegans Bai, Beutel et Wipfler gen. et sp. nov.。該種與已發表的奇翅目昆蟲†Alienopterus brachyelytrus同屬†Alienopteridae，最奇特的是，其特化的頭胸剪刀狀結構，其頭部向後翼狀延伸，與前胸背板鋸齒狀前緣形成剪刀狀結構，前胸背板腹面具有長感覺毛，可能起到觸髮結構閉合的機制，此結構在古生及現生昆蟲及其他動物中絕無僅有。通過對其功能進行分析，研究人員提出三種假說：交配抱握、捕食或防禦，其中交配抱握是最有可能的假說。研究認為姬鋸胸奇翅蟲在交配時，並非是常見的雄上雌下的體位，而是雌性爬到雄性個體上方，通過頭胸剪刀狀結構，把持住雄性的前翅（圖1F）完成交配。此類雌上雄下的交配體位，在動物界極為罕見，目前僅在現生直翅目、蜉蝣目和蜚蠊目等類群中有零星報導。研究進一步豐富了奇翅目昆蟲的種類和生物學信息，有助於了解一億年前複雜的昆蟲交配行為機制，並為仿生學提供啟示。
研究工作受到了國家自然科學基金委、中科院、歐盟、德國研究基金會、德國洪堡基金會、北京光源和上海光源的支持。
†Caputoraptor elegans Bai, Beutel et Wipfler gen. et sp. nov.標本照片及重建圖
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