原標題:破解兩億年前昆蟲的真實顏色
飛蛾復原圖 資料圖片
兩億年前的昆蟲是什么顏色,?近日,,中,、德,、英三國的科學家通過對昆蟲化石結構色的研究,,成功還原一種兩億年前飛蛾的真實色彩,。相關的研究成果于4月12日在《科學》雜志子刊《科學進展》上發(fā)表,,在學界引起轟動,。
三年攻關 還原古昆蟲顏色
在中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所的展窗里,,一張通體金黃的飛蛾圖片吸引了眾多目光。圖片上的飛蛾就是中科院南京地質(zhì)古生物研究所領銜的科研團隊根據(jù)兩塊遠古化石復原出的蛾類“老祖宗”,。
昆蟲是地球上物種數(shù)量最多的生物,,展現(xiàn)了極其豐富的顏色。長期以來,,以蛾類和蝴蝶為代表的鱗翅目昆蟲,,其翅膀上的鱗片結構精巧而復雜,學界對其的光學結構知之甚少,,導致人類對鱗翅目和結構色的起源和早期演化了解甚少,。
為了攻克難題,中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王博等研究人員用了三年多的時間,,對500多塊來自英國,、德國、哈薩克斯坦的侏羅紀蛾類標本進行了系統(tǒng)調(diào)查,?!拔覀兝蔑@微鏡、三維光學建模等一系列技術手段,,終于在德國和英國兩塊迄今為止最早的蛾類化石中,,觀察分析出了可以還原其色彩的微觀鱗片結構,還原出飛蛾的真實顏色,?!毖芯繄F隊成員張青青說,。
光學軟件模擬結果顯示,,這兩塊產(chǎn)生于1.95億年前和1.8億年前的鱗翅目飛蛾化石與現(xiàn)存最原始的鱗翅目昆蟲小翅蛾非常類似,已經(jīng)具有較復雜的光學結構,,可以產(chǎn)生金黃色的結構色,。這一發(fā)現(xiàn)不僅是已知最早的昆蟲真實顏色,,也是最古老的昆蟲結構色,并將該記錄提前了至少1.3億年,。
融合型鱗片是最原始蛾類翅膀鱗片結構
在研究中,,該團隊不但從歐亞大陸中生代蛾類標本中發(fā)現(xiàn)了結構色的確切證據(jù),還為昆蟲鱗片和顏色的演化提供了全新的觀點,。
“經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),,飄翅目昆蟲具有單層的融合型鱗片,外形為窄葉性,,其形態(tài)比已知鱗翅目鱗片所有類型都原始,。而侏羅紀的蛾類標本的翅膀鱗片在形狀、超微結構以及排列方式上與現(xiàn)生最原始的鱗翅目(小翅蛾科)非常相似,?!睆埱嗲嘟榻B,它們的鱗片都是融合型,,即鱗片上下層均被表皮填充,,不成網(wǎng)格狀。鱗片排列方式為一型雙層鱗片,,即一層大的融合型鱗片(覆鱗)覆蓋一層小的融合型鱗片(基鱗),,排列成覆瓦狀。現(xiàn)生的鱗翅目高等類群多具有鏤空型鱗片:上,、下分為兩層,,中間有復雜的三維結構,而呈扁囊狀,?!耙簿褪钦f,侏羅紀的蛾類鱗片已經(jīng)演化出魚骨狀的納米級光學結構,,類似的精細結構只見于現(xiàn)生小翅蛾科部分種類,。”
“先前經(jīng)典的發(fā)育生物學理論認為,,鏤空型鱗片是最原始的狀態(tài),,但此次研究表明融合型鱗片才是最原始的類型,并且一型雙層鱗片應為鱗翅目的基本構型特征,。另外,,昆蟲的翅膀鱗片與羽毛的演化或許有一些共性?!蓖醪┓Q,,此次研究表明具有結構色的翅膀鱗片在鱗翅目出現(xiàn)之前就已經(jīng)在一些原始類群廣泛存在。
古生物研究將從黑白世界進入彩色世界
在研究過程中,,科學家們還證實了納米級的光學結構可以保存在中生代的琥珀,、壓痕以及印?;瘶吮局校瑸閺驮h古動物和植物的結構色打開了新的窗口,。
“一般來說,,我們通過研究化石復原古生物的形態(tài),但大多只是復原骨骼結構,,色彩都是科學家們想象出來的,。”南京大學地球科學與工程學院教授姜寶玉認為,,復原生物結構色是一項能讓遠古世界從黑白走向彩色的開拓性研究,,以后回答古生物世界是什么顏色,也許不需要靠猜,,科學家就能給出準確答案,。
“色彩在昆蟲的求偶、防御,、捕食等與其生存密切相關的行為中具有重要作用,。但是由于化石材料的局限性,我們對于古昆蟲的顏色知之甚少,。王博團隊的最新研究通過豐富的鱗翅類昆蟲化石材料,,充分利用昆蟲結構色的產(chǎn)生原理,基于先進的現(xiàn)代形態(tài)學研究技術,,重建了中生代昆蟲的顏色,。”中國農(nóng)業(yè)大學植物保護學院教授劉星月認為,,該研究增進了人類對古昆蟲色彩的科學認識,,未來基于這一技術將有望揭示更多不同類群古昆蟲的色彩,進而可以對遠古時期昆蟲的生態(tài)行為有更深入的理解,。(記者 鄭晉鳴 通訊員 李薇)