本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
小心巨大的画笔,小昆虫
在阿拉斯加州东南角深处是威尔士亲王岛,美国第四大岛屿。面积约2500平方英里,比长岛(仅排名第11位)大约1000平方英里。在这个面积可观但偏远的岛屿北端,生活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》杂志上进行了描述。它生活在一种“原始”、可爱且也有点默默无闻(取决于您的地理位置、视角和植物学训练)的植物上,这种植物被称为苔类植物。如果您想捕捉到它,您需要这样做(进行以下“扫荡”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 可以表演一个绝妙的技巧。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,这可能有一个很好的理由。
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,自然学家用来识别已描述物种的通常很繁琐的二歧检索表的用户在昆虫版本中找不到该属中的任何物种,因为它们缺乏其目:Mecoptera(长翅目)典型的喙或口吻。这对组合指出,为了增加识别的乐趣,它们还缺乏可以将它们归入任何昆虫目的特征,这些昆虫目的成虫具有无法飞行的退化或残余翅膀。耶。
经过多次不正确的猜测后,蒙大拿州的迈克尔·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“可以说是长翅目和[产幼虫]昆虫中最奇特和神秘的物种之一”。
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。一个小小的例外是它的翅膀。雌性实际上是无翅的,只有卵形瓣或“垫”在它们应该在的地方。雄性则长有带刺的“缩短的、像剪刀一样的翅膀”,它们不是用来飞行的,而是用来在交配期间抓住它们的伴侣。我很难想象它们是如何做到这一点的。
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……好吧……普通。显然,这里发生了一些奇怪的事情。
在冰川驶过时幸存下来 ....
例如,C. tlagu 如何最终到达威尔士亲王岛有点令人困惑。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 1,059 公里。更重要的是,在 26,000 年到 13,000 年前的威斯康星冰期晚期,该岛“大部分”被冰层覆盖。在此之前,在地球最近 300 万年左右日益精神分裂的许多其他冰河时代中,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小的无冰区域,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(例如我们目前所处的间冰期)重新征服任何从冰层中解放出来的土地。
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 之间巨大的遗传差异(Boreus 最早的推测化石可追溯到侏罗纪晚期),这两个物种很可能是“进化遗迹”,也就是说,它们是 1.45 亿年前甚至更早时期存在的一个更大群体中为数不多的剩余成员。
……以及躲避恐龙
这意味着,我们的小跳跃虫不仅默默无闻,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,这并不奇怪。长翅目—— 蝎蛉(一个科因其尾巴类似于蝎子的刺而为整个类群命名)——仅包含九个科的 600 个物种。该目似乎很古老,而且不仅古老,而且似乎已经过了鼎盛时期。它们的化石在下二叠纪岩石中大量存在,并且根据 迈克尔·惠廷在《动物学报》上发表的关于该分类单元的论文,在其他产幼虫的昆虫目中,已灭绝的科和属似乎比现存的科和属多出三比一。
Caurinus 在该目中的科是 Boreidae(雪蝎蛉科),也称为雪蝎蛉或雪跳蚤(不要与也称为“雪跳蚤”的弹尾目混淆)。该科分布在北半球,仅有三个属的 26 个物种。成虫倾向于在冬季出现,并且喜欢以苔藓和苔类植物为食,并在其中活动,尽管正如罗素在第一个视频中指出的那样,Caurinus 似乎并不介意四处跳跃。事实上,雪跳蚤以其在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。这不仅使它们能够将大多数捕食者甩在身后,而且还能够更轻松地穿过新落下的蓬松雪,否则这些雪将难以通行。在一个属 Hesperoboreus 中,雄性利用其跳跃能力扑向它选择的雌性。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促进跳跃的蛋白质弹性蛋白,并且与蝗虫和蜻蜓的方式不同。它们都具有多个性染色体和“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结构。
最后,这是 C. tlagu 的“透明化”(内脏已移除)外骨骼:
这是罗伯特·胡克的跳蚤版画
你不必眯着眼睛就能看到相似之处。
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之间存在这种关系。但在 2000 年代初期,一位科学家——杨百翰大学的迈克尔·惠廷,我之前提到的他在《动物学报》上发表了论文——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。他也将跳蚤包括在内。
与 26 种雪跳蚤相比,真正的跳蚤包括令人印象深刻的 2,380 个物种,分布在 15 个科和 238 个属中。跳蚤几乎完全是哺乳动物的寄生虫。与雪跳蚤不同,它们没有复眼,并且口器专门用于昆虫学家喜欢称之为“刺吸式”的进食方式。它们分布在每个大陆和陆地栖息地,并且传播历史上一些最可怕的人类疾病:鼠疫、斑疹伤寒、兔热病。它们对其他哺乳动物来说也不好玩。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——长翅目中一个微小、默默无闻、害羞的亚类群,它们真的很喜欢雪和苔类植物,并且不会伤害……好吧,跳蚤——很可能是它们现存最亲近的亲属。
在他的分析中,Caurinus,我们默默无闻的小属,是雪跳蚤中最基部或“原始”的,这意味着它最早分支出来,并且可能——只是可能——最接近这两个类群的最后共同祖先。这当然意味着,一种为了帮助在雪中导航和逃避捕食者而发展出来的特征,可能帮助一些弹跳的、可爱的素食者变成了地球上最成功、最烦人、最致命的哺乳动物吸血寄生虫之一。
参考文献
Sikes D. & Stockbridge J. (2013). 阿拉斯加州威尔士亲王岛新种 Caurinus tlagu 描述 (长翅目, 雪蝎蛉科, Caurininae), ZooKeys, 316 35-53. DOI: 10.3897/zookeys.316.5400
Whiting M.F. (2002). 长翅目是并系的:长翅目和蚤目的多基因和系统发育, Zoologica Scripta, 31 (1) 93-104. DOI: 10.1046/j.0300-3256.2001.00095.x