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南京古生物所等白垩纪蚂蚁及其社会化起源研究获进展

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  昆虫的社会行为(广义)是指昆虫集群生活,并出现了较复杂的分工协作关系,其中育幼行为(照顾后代的行为)是社会性起源的基础。近年来,中国科学院南京地质古生物研究所中生代研究团队一直致力于昆虫社会行为的研究,并取得了一系列成果,如葬甲和介壳虫的育幼行为研究等。近期,该团队在蚂蚁早期演化及其社会化起源研究中取得了新进展,相关研究成果527日在线发表于《细胞》(Cell)出版集团的子刊《当代生物学》(Current Biology)杂志。

  蚂蚁是地球上数量最多的昆虫,也是最成功的社会性昆虫,其社会行为的起源和演化吸引了许多人的关注。早在《物种起源》一书中,达尔文在介绍社会性昆虫中的不育工蚁中写道:“(不育工蚁的存在)实际上对我的整个理论是致命的(actually fatal to my whole theory)”。自达尔文时代以来,许多研究人员从不同角度对蚂蚁的社会行为起源进行了深入研究,取得了很大进展。但由于化石证据匮乏,对蚂蚁早期形态和生态演化仍然不甚了解。长期以来,学界普遍认为早期蚂蚁的形态和生态较为单一,直到进入新生代,才在生态和形态方面辐射演化。另外,分子、形态、生态学研究表明最早的蚂蚁很可能是一些独居的捕食类群,但却缺少化石证据。

  南京古生物所副研究员王韩式1.5分彩人工计划博与法国、美国科研人员合作对法国和缅甸琥珀中的2000余枚蚂蚁标本进行了系统调查,发现了一些具大颚的捕食性蚂蚁(黑帝斯蚁)。特别是从中、法、德三国馆藏的缅甸琥珀(时代约为1亿年前的白垩纪)中共找到四枚特化的蚂蚁:该类蚂蚁具有一对巨型镰刀状大牙(大颚),长度近乎头长的两倍;其唇基中部向上延长,在头上形成一个独特的“角”,堪称蚂蚁中的“独角兽”,因此被命名为“独角蚁”,属于黑帝斯蚁中一个极其特化的种类。功能形态学分析表明独角蚁演化出了一种独特的捕捉机制用于捕食相对大型的猎物:其“角”尖长有球状的毛囊,同时“角”的外侧带有感觉毛,一旦碰触到猎物,下部一对大牙迅速抬起,与上面的“角”配合,共同夹住猎物。如此特化的头部结构是首次在蚂蚁中发现。现生蚂蚁三个亚科中部分类群也演化出了类似的捕捉机制,但它们的大都是横向运动,而独角蚁的大却是垂直运动。该研究同时修订了法国和缅甸琥珀中的其他几类具大颚的黑帝斯蚁,并重新解释了其大颚和唇基结构的演化。

  研究认为已知最原始的蚂蚁(黑帝斯蚁)的确是独居而非群居的捕食类群,与最近的分子、形态、生态学研究预测相一致。蚂蚁演化早期就出现了明显的形态和生态特化,其早期演化过程比先前的设想要复杂得多。独角蚁的发现也修订了早期蚂蚁形态保守的传统认识。

  该项研究得到中国科学院和国家自然科学基金委项目的资助。

  韩式1.5分彩人工计划相关论文:Perrichot V.*, Wang Bo*, Engel M.S. (2016) Extreme morphogenesis and ecological specialization among Cretaceous basal ants. Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2016.03.075.*通讯作者)

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图1. 独角蚁生态复原

 

图2. 独角蚁个体复原

图3. 独角蚁化石 

 

图4. 蚂蚁演化图