奇翅目Alienoptera昆蟲奇特交配行為的發現

2020-12-05 騰訊網

　　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（Bai et al., 2016. Gondwana Research）。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，中德國昆蟲學家再度合作，又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，成果已被《細胞》出版集團旗下的生物學著名刊物《當代生物學》（Current Biology）在線發表。該研究由中國科學院動物研究所白明博士、楊星科研究員和德國耶拿大學Wipfler博士共同領銜研究。

　　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），綜合運用了多種無損成像和分析手段來研究標本，包括了中科院動物所的顯微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，無損得到了姬鋸胸奇翅蟲高清3D形態。通過詳盡地研究後（圖1A-E），再結合三維重建和系統發育結果，我們最終確定了1個新屬種姬鋸胸奇翅蟲?Caputoraptor elegansBai, BeuteletWipfler gen.etsp. nov.。該種與已發表的奇翅目昆蟲?Alienopterusbrachyelytrus同屬?Alienopteridae，但最為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，前胸背板腹面還具有長感覺毛，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，我們提出三種假說：交配抱握、捕食或防禦，其中交配抱握是最有可能的假說。具體而言，我們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。此發現，進一步豐富了奇翅目昆蟲的種類和生物學信息，同時也有助於我們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。

　　Caputoraptorelegans

　　Bai, BeuteletWipflergen.etsp. 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

　　本研究受到國家自然科學基金委、中科院、歐盟項目、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。

　　原文信息：

　　Bai M.,Beutel R.G., Zhang W.W., Wang S., H?rnig M., Gr?hn C.,Yan E.,Yang X.K.* & Wipfler B.*Anew Cretaceous insect with a unique cephalo-thoracic scissor device. Current Biology, https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.12.031.

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　　本期編輯：麥祖齊

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