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缅甸琥珀中发现昆虫育幼行为的直接证据

化石成虫及幼虫图

化石成虫及幼虫图

化石背面、腹面及腹面复原图

化石背面、腹面及腹面复原图

现生介壳虫成虫

现生介壳虫成虫

(神秘的地球报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:育幼行为是动物双亲对自己的卵及幼仔的照顾行为,可以提高子代成活率。该行为广泛存在于动物中,包括哺乳类、鸟类、爬行类以及昆虫等。由于动物的行为证据很难保存为化石,我们对古代育幼行为的了解非常有限。

昆虫是生物界最丰富的类群,育幼行为在昆虫中广泛存在,其起源也可能非常古老。但昆虫行为学的化石证据本身就非常稀少,而寻找育幼行为的直接证据则如同大海捞针。2012年和2014年先后有两篇发表于《美国科学院院报》(PNAS)的文章分别揭示了中生代蓟马和葬甲化石的育幼行为证据。但古代昆虫育幼行为主要依据于化石形态学推测或现生昆虫系统学的间接推断,直接化石证据先前只在新生代琥珀中发现。

近期,南京古生物所张海春研究员领导的国际合作团队对国内、外馆藏的超过20万件缅甸虫珀标本进行了系统调查,团队成员王博副研究员与上海夏方远先生等合作在其中一枚琥珀中发现了介壳虫育幼的行为证据。介壳虫属于昆虫纲半翅目,部分种类是重要的农业害虫,通常以吸取植物汁液为生。雄虫有一对翅,足和触角发达,无口器。雌虫无翅,大部分类群的足和触角均退化,体外被有蜡质蚧壳。中生代介壳虫化石记录较为丰富,广泛出现在黎巴嫩琥珀、缅甸琥珀以及美国新泽西琥珀中。但化石绝大多数都是带翅膀的雄虫,少部分是雌性幼虫,尚未有雌性成虫报道。因此,本化石不仅代表了昆虫育幼行为最早的直接证据,也是介壳虫雌性成虫的最早记录。

该枚琥珀保存一个雌性成虫,其尾部带有膨大的卵囊,卵囊中保存有约60枚已孵化卵壳和未孵化的卵。此外,在卵囊下部和身体外侧保存有6个新孵化出的一龄幼虫。介壳虫雌性成虫一般生活在各种植物上,其背部则由分泌的蜡片盖住,以保护自己和后代。该介壳虫属于旌蚧科的冠类群,许多现生旌蚧科类群也具有相似的育幼结构和行为。有意思的是一些关系较远的介壳虫类群也具有类似的行为。本研究表明介壳虫育幼行为至少起源于1亿年前,表现出长期的停滞演化,进一步的系统学调查发现育幼行为可能在介壳虫祖先类群就已经出现。此行为极大地提高了该类昆虫的繁衍成功率,可能是介壳虫早期辐射演化的一个重要因素。

研究成果近期在线发表于国际著名刊物 eLife。美国科学学院院士、德国马普学会化学生态学研究所 Ian Baldwin 教授撰写了推荐文章,认为本研究提供了“最早的昆虫卵、幼虫、成虫共同保存的证据,为研究介壳虫育幼行为演化提供了珍贵的线索”。

本项研究得到中国科学院、科技部、现代古生物学和地层学国家重点实验室和德国洪堡基金会的资助。

论文相关信息:Wang Bo, Xia Fangyuan, Wappler T., Simon E., Zhang Haichun, Jarzembowski E.A., Szwedo J. (2015) Brood care in a 100-million-year-old scale insect. eLife, 4: e05447.





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