3.12亿年前的化石揭示了昆虫的行为和进化

Macroneuropteris scheuchzeri的内生痕迹:(A) MCZ 198877a(部分)和内生结构(B)-(H)的放大细节。署名:uux.cn/理查德·j·克内希特

（神秘的地球uux.cn）据哈佛大学：昆虫是脆弱的软体动物，其遗骸很难保存。翅膀经常变成化石，但是昆虫的身体，如果存在的话，通常是原始史前动物的碎片，这使得科学家很难研究它们。古生物学家了解史前昆虫的一种方法是追踪化石，这些化石几乎只能在植物化石上找到。

“我们有很好的植物化石记录，”哈佛大学生物和进化生物系博士生理查德·j·克内希特说。“在更远的时间里，遗迹化石比尸体化石更能告诉我们昆虫的进化和行为，因为植物和其上的遗迹化石保存得非常好。与尸体不同的是，这种痕迹不会随着时间的推移而移动，总是会在它产生的地方被发现。”

在发表在《新植物学家》上的一项新研究中，由Knecht领导的研究人员描述了在石炭纪种子蕨叶上发现的内生痕迹化石，这是叶子内部进食的最早迹象。3 . 12亿年前的石炭纪化石提供了内部进食，即所谓的树叶开采，可能起源的证据，并表明这种行为的年龄比人们认为的大约早7000万年。

“在昆虫在植物内部进食的所有方式中——挖掘叶子内部，昆虫控制植物发育机制的肿瘤样虫瘿，昆虫在木材中的钻孔和坑道，以及昆虫侵入种子以消耗营养胚胎组织的无数方式——挖掘是最神秘的，”合著者，史密森尼国家自然历史博物馆高级研究地质学家兼化石节肢动物馆长康拉德·c·拉班德拉说。

“最早的矿坑记录于早三叠世，在二叠纪末大灭绝后不久，然而虫瘿、钻孔和种子捕食延伸到更早的古生代。为什么推迟开矿？我想我们现在有了答案。”

(A)昆虫和植物-昆虫关系的主要化石证据用标记点表示，特别提到全变态昆虫目(双翅目、膜翅目、鳞翅目和鞘翅目)和叶片内生损害。主要采叶目来源的基因组估计以粉红色(鞘翅目)、橙色(膜翅目)和蓝色(鳞翅目)给出。(B)scheuchzeri macro neuropteris上的pinnule矿化石。(MCZ 198877a)来自美国马萨诸塞州的罗德岛地层

在全变态昆虫(经历完全变态的昆虫:鳞翅目(飞蛾)、鞘翅目(甲虫)、双翅目(苍蝇)和膜翅目(黄蜂和叶蜂))中，内部取食植物是常见的。幼虫钻入叶子，开始以叶子的内部组织为食，留下一条痕迹。当幼虫在叶子中穿行时，它也在生长，经历不同的蜕皮阶段，甚至留下它的粪便，称为frass。

“Frass是我们在识别内部喂养时寻找的东西之一。Knecht说:“Frass甚至可以有不同的特性，这在确定是什么动物制造它时很有用。”幼虫将继续在叶子中留下痕迹，直到它化蛹、孵化、从叶子中脱离并飞走。

这一遗迹化石是在石炭纪罗德岛地层中发现的。罗德岛地层最初是一个沼泽，积水的环境，提供了一个缺氧的环境，很好地保存了植物化石；古生物学家称之为lagersttte，这里出产保存完好的非凡化石。

“有一样东西不会变成化石，那就是幼虫，”克内希特说。“它们太精致，太小了。所以看到这样的东西真的很有见地，因为它告诉我们特定时间的幼虫行为，即晚古生代，我们对幼虫知之甚少。”

使用JEOL 7900F SEM的SEM分析的反向散射和能量色散光谱(EDS)结果。(A)部分内生痕迹SEM反向散射显微图像。方框(B-E)代表进行元素映射的区域。B1-E1显示了在相对聚焦区域内发现的所有元素的堆叠图像。B-E区的单个元素图可在补充数据中找到。B2-E2代表在方框B-E中发现磷元素图(青色)

特殊的保存让研究人员能够清楚地看到内生痕迹，这些痕迹遵循古生物学家在定义这种行为时寻找的模式，例如蜿蜒的小径，幼虫会避开叶子的边缘和主脉。这种行为只被全变态昆虫所知，包括现存的动物。

“这一发现将这种行为向前推了7000万年，”克内希特说。“它向我们展示了两件事情，一是幼虫的行为，这是我们在化石记录中没有看到的，因为幼虫通常不会保存下来。第二，完全变形的进化，全代谢，在这个时候存在。”

该化石被收藏在哈佛大学的比较动物学博物馆，Knecht也在研究其他化石。