跳蚤的近亲如何在阿拉斯加的苔类植物上安家

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


小昆虫,当心巨大的画笔

在阿拉斯加州东南角深处,坐落着威尔士王子岛,它是美国第四大岛屿。面积约为2500平方英里,比长岛(仅排名第11位)大1000平方英里左右。在这个面积可观但偏远的岛屿的北端,居住着世界上最默默无闻的昆虫之一。

它被称为Caurinus tlagu,并且刚刚于本月在《Zookeys》杂志上发表了描述文章。它生活在一种“原始的”、可爱的,并且也有点默默无闻的(取决于您的地理位置、视角和植物学训练)植物上,这种植物被称为苔类植物。如果您想捕捉到它,您必须这样做(进行以下“扫网”的人是洛伦·罗素,他在1970年代后期发现并描述了第一个也是唯一另一个Caurinus物种)


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事实证明,Caurinus tlagu可以表演一个巧妙的把戏。接下来发生了什么

是的。好奇的Caurinus tlagu像跳蚤一样跳跃(而且非常可爱)。事实证明,这可能是有充分理由的。

一种奇特的生物

C. tlagu 在阿拉斯加大学博物馆的昆虫学实验室首次亮相,该博物馆像许多自然历史博物馆一样,每年都会接收数千个新标本。学生吉尔·斯托克布里奇发现了它,并将其展示给昆虫馆馆长德里克·赛克斯(他拍摄并解说了上面的视频)。他感到困惑。他们在网上发布了寻求专家帮助的请求。

事实证明,这种不起眼的小昆虫非常难以识别,即使对于许多专家来说也是如此。根据赛克斯和斯托克布里奇的说法,使用博物学家常用的、通常很繁琐的二歧检索表来识别已描述物种的人,在昆虫版本中找不到该属的任何物种,因为它们缺乏喙,这是它们所属的目:长翅目的典型特征。这对组合还指出,为了增加识别的乐趣,它们也缺乏任何昆虫目的特征,这些特征会将它们归为任何成年期具有退化或残余翅膀而无法飞行的昆虫目。耶。

经过多次不正确的猜测后,蒙大拿州立大学的迈克尔·艾维最终给出了正确的鉴定。正如前面提到的,唯一已知的另一种Caurinus物种——C. dectes——是洛伦·罗素在1970年代后期在俄勒冈州和华盛顿州描述的。他称其为“可以说是最奇异和神秘的长翅目和[产生幼虫的]昆虫物种之一”。

然而,从外观上看,非专家可能不会这么认为。它看起来像一个小虫子。一个小的例外是它的翅膀。雌性实际上是无翅的,只有椭圆形的瓣或“垫”在它们应该在的地方。雄性长着多刺的、“缩短的、像剪刀一样的翅膀”,它们不是用来飞行的,而是用来在交配时抓住它们的伴侣。我很难想象它们是如何做到这一点的。

Caurinus tlagu 的多刺雄性翅膀。不知何故,他用这些翅膀在交配期间固定住他的配偶。赛克斯和斯托克布里奇,2013年。点击图片查看链接

然而,撇开翅膀不谈,对于一种非常默默无闻和稀有的昆虫来说,它看起来如此……嗯……普通。显然,这里发生了一些奇怪的事情。

在冰川侵蚀中幸存下来 ....

例如,C. tlagu 是如何最终出现在威尔士王子岛上的,这有点令人费解。它距离其属中唯一已知的另一种物种,罗素的C. dectes的已知寄主范围有1059公里。更重要的是,在威斯康星冰期晚期,即26000年至13000年前,该岛“大部分”被冰覆盖。在此之前,在地球上越来越精神分裂的过去300万年左右的许多其他冰期中,它曾多次被冰川覆盖。

生物学和地质学线索似乎表明,在无情的冰川中存在着小的无冰区,并且小昆虫有可能在这些避难所中度过了严寒,然后在间冰期(比如我们目前所处的间冰期)重新征服任何被冰释放出来的土地。

赛克斯和斯托克布里奇还认为,基于Caurinus属与其最接近的属——Boreus(其最早的推测化石可追溯到侏罗纪晚期)之间巨大的遗传差异,这两种物种很可能是“进化遗迹”,也就是说,它们是1.45亿年前甚至更早存在的一个更大的群体中仅存的少数成员。

……以及躲避恐龙

这意味着,我们的小跳跃昆虫不仅默默无闻,而且还非常古老,并且躲过了小行星、恐龙以及冰川。考虑到它们所属目的谱系,这并不令人惊讶。长翅目——蝎蛉(其中一个科以其名字命名了整个类群,因为它的尾巴像蝎子的蛰针)——仅包含9科600种物种。这个目似乎很古老,而且不仅仅是古老,似乎还过了鼎盛时期。它们的化石在下二叠纪岩石中非常丰富,而且根据迈克尔·惠廷在《Zoologica Scripta》上发表的关于该分类群的论文,没有其他产生幼虫的昆虫目中,已灭绝的科和属的数量似乎比现存的科和属的数量多出三比一。

Caurinus 在该目中的科是 Boreidae,即雪蝎蛉或雪跳蚤(不要与也称为“雪跳蚤”的弹尾虫混淆)。该科分布在北半球,仅包含3属26种物种。成虫倾向于在冬季出现,喜欢以苔藓和苔类植物为食,并通常与它们一起活动,尽管正如罗素在第一个视频中指出的那样,Caurinus 似乎并不介意跳跃。实际上,雪跳蚤在它们所属目的其他成员中脱颖而出,当它们愿意时,可以跳跃高达30厘米。这不仅使它们能够摆脱大多数捕食者,而且还能够更轻松地穿过新落下的蓬松的雪,否则这些雪将难以穿越。在一个属 Hesperoboreus 中,雄性使用其跳跃能力扑向它选定的雌性。聪明的家伙。

巨大的一跃……

所以它们像跳蚤一样跳跃。那又怎样?事实证明,还有一些其他的雪蝎蛉科特征让人联想到跳蚤。它们以类似的方式分泌使跳跃成为可能的蛋白质弹性蛋白,这与蝗虫和蜻蜓的方式不同。它们都具有多个性染色体和位于“骨骼窝”中的眼睛。雪跳蚤的卵巢小管——构成昆虫卵巢的产卵管——与其他长翅目昆虫不同,但类似于跳蚤体内发现的卵巢小管。

最后,这是 C. tlagu 的“透明化”(去除内脏)外骨骼:

赛克斯和斯托克布里奇,2013年。

这是罗伯特·胡克绘制的跳蚤版画

《跳蚤》,作者:罗伯特·胡克。摘自《显微图谱》,1665年。公共领域。

你不必眯着眼睛就能看出相似之处。

一段时间以来,科学家们认为跳蚤和苍蝇是彼此最亲近的亲属。或者跳蚤和整个长翅目有这种关系。但在2000年代初期,一位科学家——杨百翰大学的迈克尔·惠廷,我之前提到过他在《Zoologica Scripta》上发表的论文——对长翅目所有昆虫的核糖体(蛋白质生产结构)中发现的RNA编码的两个基因和两个DNA片段进行了比较分析。他也将跳蚤纳入其中。

与26种雪跳蚤相比,真正的跳蚤包括令人印象深刻的15科238属共2380种物种。跳蚤几乎完全是哺乳动物的寄生虫。与雪跳蚤不同,它们缺乏复眼,并且具有专门用于昆虫学家喜欢称之为“刺吸式”的口器。它们分布在每个大陆和陆地栖息地,并传播历史上一些最令人恐惧的人类疾病:鼠疫、斑疹伤寒、兔热病。它们对其他哺乳动物也不友好。例如,在狗身上,它们可以传播寄生虫(有趣的事实:根据惠廷的说法,它们还具有“极其复杂的生殖器”)。

……为了寄生虫类

当他完成时,惠廷的研究表明,雪跳蚤——长翅目中真正喜欢雪和苔类植物,并且不会伤害……嗯,跳蚤的微小、默默无闻、害羞的亚群体——很可能是它们最亲近的现存亲属。

在他的分析中,Caurinus,我们默默无闻的小属,是雪跳蚤中最基底或“原始”的,这意味着它首先分支出来,并且可能——仅仅是可能——最接近地类似于这两个类群的最后共同祖先。这当然意味着,一种为了帮助在雪地中导航和逃避捕食者而发展出来的特征,可能帮助一些活泼、可爱的素食者成为了地球上最成功、最令人讨厌和最致命的吸血哺乳动物寄生虫之一。

参考文献

Sikes D. & Stockbridge J. (2013). Description of Caurinus tlagu, new species, from Prince of Wales Island, Alaska (Mecoptera, Boreidae, Caurininae), ZooKeys, 316 35-53. DOI: 10.3897/zookeys.316.5400

Whiting M.F. (2002). Mecoptera is paraphyletic: multiple genes and phylogeny of Mecoptera and Siphonaptera, Zoologica Scripta, 31 (1) 93-104. DOI: 10.1046/j.0300-3256.2001.00095.x

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