第一个蚂蚁甲虫化石

正如9900万年前的琥珀所揭示的那样,在蚁群出现后不久,昆虫进化出了利用它们的能力……
2019年5月30日

采访

乔·帕克,加州理工学院

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早期嗜核菌

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电影《侏罗纪公园》让很多人认识到,恐龙时代的昆虫偶尔会被困在树脂中,树脂在它们周围变成了琥珀化石,并将它们保存到了令人难以置信的程度。这部电影将故事情节带到了科幻小说的领域,但研究人员可以从这些标本中了解到的是非常科学的事实,并且,在与克里斯史密斯交谈时,乔帕克认为他偶然发现了一种与蚂蚁有着非常特殊关系的1亿年前的甲虫遗骸……

乔:我们这里看到的是已知最早的蚂蚁社会的冒名顶替者。这是一种甲虫,它的目标是我们在化石记录中所知道的第一个由蚂蚁组成的殖民地,并使用我们认为是化学和行为策略来渗透到这些最早的蚂蚁的殖民地,并与它们建立一种社会寄生关系。在这种关系中,甲虫实际上是在欺骗蚂蚁,让它们在蚁群中获得认可;一旦它进入内部,它就以资源为食——在某些情况下,我们认为这些甲虫是被蚂蚁嘴对嘴喂的。所以它们本质上是这些隐身的生物,为了自己的自私需要而融入蚁群的社会结构。

克里斯:因为今天存在着这种关系的例子,不是吗?有毛毛虫这样做,有甲虫这样做……

乔:据我们所知,大约有1万种物种以这种方式利用蚁群作为资源。这些生物有一个神奇的名字:亲蚁蚁,意思是蚂蚁爱好者。在节肢动物的整个生命树中,我们看到嗜菌动物零星地进化。所以有一些蟋蟀生活在蚁群里的例子,它们欺骗蚂蚁用嘴对嘴的方式喂它们。就像你说的,有一些蝴蝶毛虫的例子,蝴蝶毛虫有一整个家族。但到目前为止,在甲虫体内发现了最多的嗜蜜菌。这个甲虫化石代表的是我们今天所知道的最大的嗜蜜甲虫群体之一。我们发现,实际上,这些甲虫和蚂蚁之间的联系在进化上非常古老;它的历史非常接近蚂蚁社会行为的开端。所以你可以想象,从蚁群形成的最早期开始,这些甲虫就一直存在,就像蚂蚁生态的一部分。

克里斯-给我们讲讲化石本身,以及它是如何被发现的。

缅甸琥珀是缅甸的琥珀矿床。这块琥珀有9900万年的历史,所以它是在白垩纪中期,你知道,恐龙到处走动。但包裹在这块琥珀里的是这个古老的生态系统,里面有各种各样的神奇昆虫。我很荣幸能和一些从这个琥珀矿床里出来的甲虫一起工作。这个特别的标本绝对令人难以置信,因为它保存得非常完好,是已知最早的这种群居寄生甲虫的确切例子。所以它的解剖学特征表明它是专门为蚁群生活的。例如,它的头部和腿部有防御的变化,所以,如果蚂蚁捡到它,发现它,并试图杀死它,它的身体防御很好,它可以把它的附属物收回来。它的身体上也有一种我们认为是化学腺体的开口,在我们研究过的现代物种中,这些化学物质有操纵蚂蚁行为的作用。它们分泌的分泌物对蚂蚁非常有吸引力,并具有安抚蚂蚁的行为操纵作用,防止甲虫受到攻击。在我们研究的现代物种中,我们还发现这些甲虫模仿蚂蚁巢穴中的配偶信息素。 So ants have chemicals on their bodies that enable them to recognise members of their own colony or intruders, and these beetles mimic those chemicals.

克里斯:嗯,考虑到这种甲虫表现出相当大的适应性,它显然已经进化了一段时间才变得如此专业。所以我想到了两个问题。其中一个问题是:你认为这种甲虫和蚂蚁之间的共生关系是什么时候开始的?到9900万年前,蚂蚁到底存在了多久?

乔:这是一件了不起的事。我们认为蚂蚁在缅甸琥珀化石记录中首次出现之前,还没有进化出复杂的社会行为;所以在9900万年前,蚂蚁可能只是社会化了几百万年。这是蚂蚁复杂社会行为的开端。所以这已经让人瞠目结舌了,到目前为止,你发现这些甲虫显然生活在这些早期蚂蚁的群体中,并以它们为目标,对群体渗透进行了同样的适应,就像你在今天的现代物种中看到的那样,有这种生活方式。这告诉你的是:复杂蚁群的进化是资源丰富的环境,选择了快速进化的生物,比如这些甲虫,它们有适应能力进入这些环境。很明显,为了适应蚁群,生物进行了激烈的选择,而这些甲虫是第一批能够出现在聚会上的群体之一。所以它进化得非常快,大概在几百万年的时间里;从那以后,它就一直持续着,所以,你知道,这是1亿年里最好的时光。事情是这样的,当蚂蚁分裂成现代物种时,这些甲虫就像搭了顺风车一样。 So today there's hundreds of different species of them living with different species of ants in different parts of the world.

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