本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
虫洞不再只是用于时间旅行或瞬间移动了。一些非常真实和古老的虫洞现在正在帮助追踪昆虫物种和艺术品的分布。
一位生物学家发现自己身处几个世纪前的欧洲木刻版画艺术的奇异世界。在那里,他发现版画中的许多小瑕疵可以被识别,并追溯到特定种类的虫子,这些虫子在版画制作之前就钻透了原始木版表面。通过将孔的尺寸与这些版画制作的时间和地点相匹配,宾夕法尼亚州立大学的生物学教授布莱尔·海吉斯能够描绘出欧洲蛀木甲虫分布的历史记录——这些模式以前是未知的。
海吉斯将这些明显的痕迹昵称为“虫洞记录”,这是几个世纪前这些动物的微弱踪迹——所有这些都呈现在数百幅精美的版画中。
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成年甲虫会在木头的缝隙中产卵。一旦幼虫孵化,它们会慢慢地钻入木头,在那里生活三到四年,以木头的纤维素为食。这些蠕虫状的幼虫经过蛹期变成成年甲虫后,它们会钻出木头,形成明显的孔,这些孔在许多木刻版画上留下了纹理。除了木版之外,这些孔也可以在家具、橡木地板和椽子上找到。艺术史学家曾利用版画和书籍中虫洞的迹象来对这些产品进行排序(如果同一图像的一张版画中出现的虫洞痕迹多于另一张,则多出的部分表明原始木版在制作较少孔的版画后被甲虫侵扰,因此孔较多的版本是后期的)。但他们认为这些孔只是印刷介质中的瑕疵。
然而,出于生物学目的,“这些微小的错误或中断在印刷品中充当‘痕迹化石’,”海吉斯在一份准备好的声明中说。“它们不是动物本身,而是动物存在的证据。它们表明甲虫侵入了特定的木头,即使那块木头已经不存在了。”
实际上,这些版画提供了比木头本身更精确的入侵记录。甲虫可以在任何时间在木头上产卵,而纸质版画上来自木版的痕迹则提供了一个明确的线索,表明木头在制作特定版画之前已经被感染。“因为大多数印刷品,包括书籍中的印刷品,都有出版日期,我们知道相关的虫洞是在非常接近那个日期时形成的,”海吉斯说。“这是一个几乎完美的生物时间戳。在大多数情况下,我们也知道这本书的印刷地点。因此,虫洞可以相当准确地告诉我们一个物种在500多年前何时何地存在,这真是太神奇了。”
海吉斯研究了1462年至1899年间制作的473幅不同版画中可见的3263个虫洞。他发现有两种不同的孔径尺寸:一些孔的直径为2.3毫米,另一些孔的直径接近1.4毫米。而且,这些孔的尺寸在欧洲大陆上呈现出明显的模式;所有较小的孔都出现在东北部制作的版画上,而较大的孔则来自西南部。
然后他能够推断出每种甲虫的种类。“甲虫的大小与形成的孔的大小非常匹配,而且大多数物种都偏爱它们食用的木材,”海吉斯说。“这使得有两种物种可能是孔的制造者”:东北部的常见家具甲虫(Anobium punctatum)和西南部的地中海家具甲虫(Oligomerus ptilinoides)。其他类型的蛀木昆虫并不喜欢用于木版的干燥、纹理光滑的木材(如苹果、梨和黄杨),而是针对腐烂、潮湿的木材或非常软或非常硬的木材。
在这两种甲虫之间的界限在整个研究期间似乎出奇地稳定。“这令人惊讶,因为它意味着这两个物种的范围彼此密切接触,但奇怪的是,它们并没有沿着一条精确的分界线重叠,”海吉斯说。当地的竞争和气候差异可能使这两个物种在几个世纪甚至几千年里一直保持分离。
对历史分离的发现是新的。“今天和过去100年里,由于旅行、运输和家具运输倾向于将昆虫传播开来,我们发现这两种物种遍布北欧和南欧以及世界其他地方,”海吉斯说。室内可控气候也可能帮助甲虫在新范围内定居。
海吉斯基于印刷品的方法可以帮助检查世界各地的蛀木虫物种分布和历史范围,表明当地种群的变化和入侵物种的到达时间。一些历史悠久的木版中可能还残留着虫的DNA痕迹,这使得支持虫洞物种分析成为可能。
虫洞技术也可能有助于解决一些艺术史上的问题。“在某些情况下,一本书或版画的来源是未知的,”海吉斯说。“现在我们知道欧洲不同地区存在不同种类的甲虫,艺术史学家可以通过简单地测量虫洞来确定一本书来自北欧还是南欧。”
这些发现于11月20日在网上发表在《生物学快报》上。