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1.3亿年前“僵尸蚂蚁”现身!

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1.3亿年前“僵尸蚂蚁”现身!

1.3亿年前“僵尸蚂蚁”现身!

你见过冬虫夏草吗?冬虫夏草学名叫做“中华线虫草”,其实是一种寄生蝙蝠蛾幼虫的真菌。冬天,真菌在幼虫体内生长,幼虫爬(pá)到地表死亡(sǐwáng)变成“冬虫”;夏天,真菌从虫体钻出,长出(zhǎngchū)棒状子实体,露出地面像根(gēn)枯草,故称“夏草”。 “中华线虫草”所属的(de)线虫草属真菌不仅可以寄生(jìshēng)蝙蝠蛾幼虫,还可以寄生各类昆虫、蜘蛛(zhīzhū)等节肢动物,产生各种各样的“虫草”。在线虫草属的300多个物种中,近三分之一专门寄生蚂蚁。 部分(bùfèn)线虫草能够入侵蚂蚁的肌肉系统,操控(cāokòng)蚂蚁的行为,驱使蚂蚁爬上高处传播真菌孢子(zhēnjūnbāozi)。此时的蚂蚁已(yǐ)完全变成这类线虫草的傀儡,因此,又被称为“僵尸蚂蚁”。虽然在现代陆地生态系统中,线虫草的种类多样且生态复杂,广布全球。但由于线虫草化石证据的匮乏,人们对其(qí)起源,尤其是线虫草与昆虫的协同演化关系知之甚少。 近期,中国科学院南京地质古生物(gǔshēngwù)研究所联培博士生庄宇辉和博士生罗慈航在研究员王博的指导下,与国内外研究团队合作,对(duì)缅甸克钦琥珀(约1亿年前)中被线虫草感染的蚂蚁和蝇类化石(huàshí)开展深入研究,揭示了线虫草的早期演化历史,为探索真菌与昆虫(kūnchóng)的协同演化提供了重要的证据。相关研究成果于北京时间6月11日(rì)在线发表在英国《皇家学会会刊(huìkān)B辑》。 白垩纪时期蚂蚁、蝇类与古线虫草的古生态重建图(tú)。中国科学院(zhōngguókēxuéyuàn)南京地质古生物研究所画师杨定华绘制 真菌因缺乏硬质结构,极易腐烂,保存为化石的(de)难度极大。而寄生动物的真菌化石更是罕见(hǎnjiàn)。本次研究报道(bàodào)的两枚感染昆虫的线虫草化石“古蚁古线虫草”和“塔蝇(tǎyíng)古线虫草”,完整保存了真菌形态结构,可直接与现生种类对比。 古蚁古线虫草(cǎo)的光学显微镜图像(túxiàng)(a)与Micro-CT三维重建图像(d–e, i, j),以及与现生线虫草的形态(xíngtài)对比(f–h, k) 借助显微CT等高分辨率分析方法细致观察,科研人员发现,“古(gǔ)蚁古线虫草(cǎo)”和“塔蝇古线虫草” 两枚线虫草化石可以被归入线虫草属的白垩纪(báièjì)基干类群,是线虫草寄生膜翅目(móchìmù)(蚂蚁)和双翅目(蝇类)昆虫的最早化石记录。 塔蝇古线虫草的光学显微镜图像(a–e),以及(yǐjí)与现生线虫草的形态对比(duìbǐ)(f–h) 本次研究报道的古蚁古线虫草化石,是迄今为止全球首个关于线虫草寄生蚂蚁(mǎyǐ)幼虫(yòuchóng)的记录。这枚被感染的蚁蛹化石表明当时(dāngshí)的工蚁(gōngyǐ)已具备存在育幼行为:工蚁通过交哺(jiāobǔ)作用将潜在的真菌孢子传染给幼虫;当工蚁发现幼虫患病后,会将其遗弃出巢,避免群体感染。该化石的发现也表明,当时的原始蚂蚁已具备真社会性特征,形成了类似(lèisì)现代蚂蚁高度分工的“蚂蚁社会”。 在此基础上,科研人员收集并整理了120个现生线虫草的基因(jīyīn)数据,重建了线虫草内部(nèibù)各类群的系统发育关系,同时修正了其起源时间。结果显示,线虫草的起源时间应为1.3亿年左右的白垩纪早期,较(jiào)学界之前的推测(tuīcè)提前了约3000万年。 此外,研究(yánjiū)团队还利用线虫草的(de)宿主特异性,建立了线虫草的寄主数据库,并基于统计学模型重建了线虫草的祖先状态特征。详细来看,线虫草最早寄生于鞘翅目(qiàochìmù),随后在(zài)白垩纪(báièjì)逐渐转向寄生膜翅目(蚂蚁等)和鳞翅目(蛾子、蝴蝶等)。线虫草在白垩纪就已经寄生蚂蚁的基干类群(lèiqún),学会了“操控蚂蚁”,而这类寄生蚂蚁的线虫草,正是如今最繁盛的一支。 这项研究不仅将虫草起源向前推进3000万年,更揭示了(le)生物协同演化(yǎnhuà)的奥秘之一(zhīyī)——宿主的命运,一定程度上决定了寄生生物的兴衰。 (光明日报全媒体记者苏雁、光明网记者姬尊雨、图片由中国科学院南京(nánjīng)地质古生物研究所(yánjiūsuǒ)提供) 源:光明日报全媒体记者苏雁、光明网(guāngmíngwǎng)记者姬尊雨、图片由中国科学院南京(nánjīng)地质古生物研究所提供 编辑(biānjí):朱晓帆 孙小婷
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