中国在内蒙古发现了世界最早的天牛化石
天牛是农业害虫,也是最常见的一类昆虫。天牛和叶甲组成的叶甲总科,是鞘翅目(甲虫)中最丰富类群之一。
每年冬天,南京的行道树都会刷上白石灰。不知道的人以为是给大树保暖的,其实是用来防天牛的。
天牛的行为很可恶,当它们还是幼虫的时候,就开始在树干里打洞,打出一个个的坑道。一些树活活被咬死。
天牛是什么时候有的?它们的祖先长什么样?中国科学院南京地质古生物研究所王博副研究员与马俊业副研究员,找到了世界上最早的天牛化石,距今1.2亿年,和恐龙同一个时代。
中生代叶甲总科化石极其稀少,迄今尚未发现明确的天牛化石。由于化石记录缺失,学界对天牛及叶甲总科的起源和辐射时间仍有较大差异。不同分子数据和计算方法也给出了相差极大的结果。
先前不同研究组分别基于分子和遗迹化石研究发现叶甲总科与被子植物的演化过程是协同进化、共同辐射的。而近期的分子分析和化石再分析结果则质疑了此种观点。
王博和马俊业在内蒙古自治区赤峰早白垩世义县组地层中发现了最早的天牛科化石,修订了中生代的叶甲总科化石记录。同时,该研究基于厘定的化石校准点和系统发育关系,结合基因库中已有的叶甲总科84个类群的基因序列,利用松散分子钟计算方法,重新评估了叶甲总科各类群的分歧时间。
该研究结果发现现代天牛科可能起源于晚三叠世,并且叶甲总科中几乎所有亚科单元都在白垩纪早期已经出现,明显早于被子植物的大辐射时间。
研究结果同时发现叶甲总科中5个与被子植物相关类群在白垩纪晚期开始高阶单元的分化,随后其多样性随着被子植物大辐射而持续增加。本研究结论进一步支持了叶甲总科甲虫与被子植物的协同演化关系。该化石研究结合分子系统学分析,进一步拓展了昆虫化石的演化意义。
1.2亿年前,内蒙古赤峰是一片茂密的大森林,有湖泊有高大的树木。生活在这里的居民,有凶猛的恐龙、娇小的昆虫,还有会吃昆虫的怪树。
天牛就生活在这一片森林里,大多数时候,这里的居民都看不到它。天牛的一生中,幼虫时期最长。当它们从虫卵孵化成幼虫后,就钻进了树干,从树皮一点点深入到木质部,在里面打下一个个的坑道。
当然,那时候的天牛,是现在天牛的老祖宗,没有那么五花八门。现在,说到天牛,那其实是天牛科,一共有2.5万多种,中国已知的就有2000多种。王博说,1.2亿年前的天牛,是森林中的“少数派”,它们的个头在5-6厘米之间,老死后,很快就腐烂了。“那时候,天牛很少,个头相对来说也比较大,很难保存下来。”王博说,目前为止,世界最早的天牛化石,也就是他手上的这块,是在内蒙古赤峰发现的,距今1.2亿年。
记者发现,化石上的这个天牛挺凄凉的,它的头和身体是分开的。头像一个倒三角,还有两个长长的触角,而身体部分,还是可以看到它的四条腿,似乎在爬的样子。“它可能是在爬行中,突然死亡的。”王博说。
王博说,从长相来看,1.2亿年前的天牛和现在的已经很相似了,有一张善于打洞的“嘴”,有一对很长的触角……不同的是,天牛老祖宗的前胸背板两侧各有四个小突起,而现代的天牛,前胸背板有的边缘很平滑,有的则凸起很明显。从个头而言,天牛老祖宗的块头是5厘米左右,没有现在那么多样化。
天牛的老祖宗们吃什么?它们天生就爱在树干里打洞吗?王博告诉记者,他们通过3年的研究,发现天牛不管是生活在1.2亿年前,还是现代,它们的秉性一直不改:都是靠木质部的营养来生活的。
最大的区别在于,现在的天牛会鸣叫,而其老祖宗不会“说话”,“通过研究化石,这个老祖宗可能还没有演化出发声的结构。”王博说。
天牛并不是对什么树都下“嘴”,它们也很挑食。它们对树皮的厚度有不同的要求,有的树皮厚了,天牛无法穿透;薄了,对卵和幼虫起不到保护作用。“天牛特别喜欢吃开花植物的干,不开花植物的干,天牛不是很喜欢吃。”王博说。
王博告诉记者,他们对着一枚小化石研究了3年,可能很多人会觉得很无趣,但是,他们通过研究这枚化石,发现了天牛诞生、繁盛的秘密。
“天牛和有花植物是一荣俱荣的关系。大约在开花植物出现前,天牛就已经出现了,但数量非常少,很罕见。伴随开花植物的出现,天牛越来越多,而且后来繁衍出了越来越多的品种,体态也不一样。”王博说。
天牛为什么爱啃有花植物,是因为味道更好,还是营养更丰富?王博说,这还有待进一步研究。