白堊紀的琥珀花蚤打破“世界紀錄”

小琪

琥珀花蚤是什么？

琥珀是一種透明的生物化石，是中生代白堊紀至新生代第三紀松柏科植物的樹脂，主要是松柏科、云實科、南洋杉科等植物的樹脂化石。樹脂滴落，掩埋在地下千萬年，在壓力和熱力的作用下石化形成，是有機混合物。有的內(nèi)部包有小昆蟲，奇麗異常。琥珀的形成一般有三個階段，第一階段是樹脂從柏松樹上分泌出來；第二階段是樹脂被深埋，并發(fā)生了石化作用，樹脂的成分、結構和特征都發(fā)生了明顯的變化；第三階段是石化樹脂被沖刷、搬運、沉積和發(fā)生成巖作用從而形成了琥珀。中國科學家發(fā)現(xiàn)的世界上最為古老的琥珀礦石，其年齡在9900萬年左右。

花蚤是鞘翅目，花蚤科（Mordellidae）甲蟲，約1500種，因受驚或被捉時能跳躍、旋轉和翻滾，故名。花蚤分布在寧夏一帶西北麻區(qū)，是銀川平原大麻的重要害蟲。幼蟲蛀食嫩莖、頂梢，致受害部膨大呈蟲癭狀，不僅品質降低，同時也影響產(chǎn)量。成蟲喜在茴香、胡蘿卜等傘形花科植物上活動。

昆蟲傳粉為被子植物大爆發(fā)添“證據(jù)”

被子植物是當今最繁盛的植物類群。人類的大部分食物來自被子植物，而90%以上的被子植物需要昆蟲授粉。如此重要的授粉行為是什么時候開始在地球上出現(xiàn)的，成為科學家關注的話題。化石記錄顯示，被子植物在白堊紀中期突然大量出現(xiàn)。達爾文認為，一切類群都應該有一個從少到多的發(fā)展過程，他將這一“反?，F(xiàn)象”稱為“討厭之謎”。

許多被子植物通過昆蟲進行傳粉（蟲媒傳粉），從而促進基因流動，形成高度多樣性。因此，昆蟲傳粉被認為是白堊紀中期被子植物大爆發(fā)的一個關鍵因素。盡管白堊紀中期，昆蟲和被子植物的種類已經(jīng)較為豐富，但此時期被子植物蟲媒傳粉的直接證據(jù)卻一直缺失。

中國科學院南京地質古生物研究所聯(lián)培博士生包童在研究員王博的指導下，與中美研究人員合作，在白堊紀中期（約1億年前）緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)了真雙子葉植物經(jīng)花蚤科甲蟲進行傳粉的直接證據(jù)。

許久以來，學者們猜想白堊紀甲蟲是早期被子植物傳粉者。這項研究的結果證實了這一猜想，填補了早期被子植物蟲媒授粉證據(jù)的空白，為解答達爾文的“討厭之謎”找到了一個關鍵證據(jù)。相關研究成果發(fā)表于《美國科學院院報》上。

被子植物蟲媒傳粉1億年前已出現(xiàn)

這枚緬甸琥珀中有一只花蚤科甲蟲（定名為緬甸訪花花蚤），研究團隊利用高分辨率光學顯微鏡和顯微CT對花蚤身體形態(tài)進行分析，獲得了高精度三維圖像?；ㄔ榈纳眢w側扁，后足極其發(fā)達適于跳躍，這種體型非常適合在花冠上移動，它能在花冠上跳來跳去，也能帶著花粉飛來飛去，從而高效地接觸并攜帶花粉。此外，該花蚤口器的下顎須末節(jié)非常寬大，就像一個小鏟子，可以有助于收集和取食花粉顆粒。

研究團隊對琥珀標本精細打磨處理后，利用顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，花蚤的腹部、鞘翅和身體附近保存了至少62枚花粉顆粒?！斑@些花粉顆粒呈現(xiàn)的是團簇狀，只有經(jīng)過蟲媒傳播的花粉才會呈現(xiàn)這種狀態(tài)，而風吹來的花粉則是散的?！卑榻B。與此同時，團隊在觀察后確定了這些花粉屬于典型的三溝型花粉。三溝型花粉指每個花粉顆粒上具三條輻射排列的溝，這也是真雙子葉植物的重要鑒定特征。琥珀中這些花粉個體較大，表面有復雜紋飾，部分顆粒形成花粉團，揭示了早期被子植物蟲媒花的花粉特征。

包童說，這只花蚤的身形是蜷曲的，后足非常健壯，這些特點足可以證明，它能在花冠上跳來跳去，也能帶著花粉飛來飛去。而且這只花蚤口器的下顎須非常寬大，就像一個小鏟子，可以有助于收集花粉。綜合花蚤身體構型、口器形態(tài)、體毛特征、花粉形態(tài)等一系列證據(jù)，確定此琥珀標本展現(xiàn)了白堊紀中期花蚤類甲蟲對被子植物的傳粉行為，并揭示了早期真雙子葉植物的蟲媒傳粉機制。

此前，科學家們從花粉、昆蟲等方面，找到了很多蟲媒傳粉的間接證據(jù)。例如：通過昆蟲傳粉，花粉表面坑坑洼洼，特別容易聚集成團，通過風力傳粉，花粉表面光滑平整，特別容易飄飛離散。最早的被子植物昆蟲傳粉的直接證據(jù)，是來自德國梅塞爾化石坑出土的蜜蜂及花粉化石（約4800萬年前）。這一次的重大發(fā)現(xiàn)，將被子植物蟲媒傳粉的記錄提前了至少5000萬年，提供了白堊紀唯一的、也是最早的直接證據(jù)。

此次在古生物研究的技術方面也有一定的創(chuàng)新突破，之前的科學家們已經(jīng)習慣了使用光學顯微鏡來看標本上的花粉。這次的研究成功運用了激光共聚焦顯微鏡尋找花粉的技術，這項技術的運用有望在未來給相關的科研實驗提供幫助。