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发光御敌!科学家发现1亿年前萤火虫祖先 保存在9900万年前的缅甸琥珀中

2021-01-30 17:01 前瞻网   

生物发光背景——发光动物长期以来一直让科学家们着迷,无论是鸭嘴兽、壁虎还是甲虫。

发光甲虫超科(萤火虫、火甲虫、萤火虫)是陆生发光动物中最典型的类群。生物发光的进化与异常的形态变化有关,如软体和幼态化,但化石记录的碎片性揭示了这些适应的起源。

发光御敌!科学家发现1亿年前萤火虫祖先 保存在9900万年前的缅甸琥珀中

在题为“Cretophengodidae, a new Cretaceous beetle family, sheds light on the evolution of bioluminescence”的论文中,中国科学院南京地质古生物研究所的科学家们报道了他们发现的生存于在缅甸北部白垩纪中期(约9900万年前)的一种新的发光甲虫科——白垩光萤科(Cretophengodidae)。

根据近日发表在英国《皇家学会生物学分会学报》(Proceedings of the Royal Society B)杂志上的这项研究,这种甲虫属于白垩纪中期新发现的昆虫家族,也是萤火虫的祖先。

这一新类群的发现,对于研究叩甲总科中生物发光的起源与演化具有重要意义。白垩光萤的发现,也为这一类群的软躯体化及生物地理分布提供了新的见解。

据悉,研究所的科研助理李言达、副研究员蔡晨阳等人与捷克帕拉茨基大学、英国布里斯托大学,及国内中山大学的同行合作,最终得到了一枚保存较完好的阿扎白垩光萤(Cretophengodes azari Li, Kundrata, Tihelka & Cai, 2021)雄性标本。

白垩光萤的触角具12节,呈双栉状,与现生的光萤科相似。然而白垩光萤的前胸腹板较发达,鞘翅完全覆盖腹部,腹部可见腹板6节,与光萤科及近缘的雌光萤科均不同。

白垩光萤科(Cretophengodidae)属于生物发光类鳗枝,可能代表了光萤科+雌光萤科进化枝的基干类群。

雄性化石的腹部有一个发光器官,这可能是一种防御功能机制——很像现代萤火虫(古代甲虫的远亲)利用光来抵御捕食者。

在发光甲虫中,幼虫比成虫更容易发光。这些幼虫在夜间有规律地发光,或在受到干扰时自发发光。先前的研究表明,捕食者——如蜘蛛、蚂蚁、青蛙和鸟类——可能会避开发光的幼虫。

研究人员推测,甲虫之所以进化出生物发光,可能主要是为了防御捕食者,后来才将其用于其他目的,比如交配。

这项研究的科学家们进一步证实了这一假设,他们指出,许多食肉动物的祖先都起源于白垩纪早期,它们的化石标本也可以追溯到缅甸。

发光甲虫是分布最广、数量最多的发光生物;它们精心制作的闪光屏在识别配偶、发出警告信号、交流和引诱猎物方面都起着重要作用。大多数生物发光甲虫(约2300种)属于巨多样性多食性目昆虫总科,最近的分子研究将其归为一个单一的分支:昆虫类昆虫科,昆虫类昆虫科,萤火虫类昆虫科,萤火虫类昆虫科(发光甲虫)和裂眼虫科。

目前,由于科学家们只是发现了雄性化石,研究仍然缺少一个关键的发现:将雌性性标本与研究中描述的雄性标本进行比较。即使是甲虫也有多样性的问题——先前的研究表明,尤其是雌性甲虫,成年后仍然保留着与生物发光相关的特征。科学家们可能无法辨认出Cretophengodidae科的成年雌性成员,因为它们与幼幼虫非常相似。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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