物理科技生物学-PHYICA

新的化石发现显示了古代“地狱蚂蚁”是布小星直播如何用头盔狩猎的

科学新闻 2021-12-07 00:04:11

新泽西理工学院 研究人员发现地狱蚂蚁黑头鼠的一名工作人员抓住了保存在琥珀中的约99 Ma的秀丽隐杆线虫若虫

学分:法国雷恩大学中国科学院新技术研究所 在8月发表的研究结果中

在《当代生物学》杂志上,来自新泽西理工学院、中国科学院和法国雷恩大学的研究人员揭示了一个令人震惊的9900万年前的化石,原始地保存了一种来自白垩纪的神秘昆虫掠食者——一种“地狱蚂蚁”(haidomiramecine)——因为它拥抱了它毫无防备的最终受害者,一种被称为秀丽隐杆线虫的蟑螂的灭绝亲属

这次古老的相遇,被锁在从缅甸找到的琥珀中,提供了一个新发现的史前蚂蚁种类的详细一瞥,并展示了一些第一手直接证据,表明它和其他地狱蚂蚁曾经是如何使用它们的杀手特征的——以垂直运动折断它们怪异但致命的镰刀状下颌骨,以将猎物钉在它们的角状附属物上

研究人员表示,展示地狱蚂蚁进食模式的稀有化石为其异常形态和高度的视觉提供了一种可能的进化解释,这是一些最早的蚂蚁亲属与现代同类之间的一个关键区别,现代同类如今都具有通过横向移动抓住一起的口器

在6500万年前白垩纪-古近纪灭绝事件前后的生态变化期间,地狱蚂蚁谱系及其惊人的捕食特征被怀疑与许多其他早期蚂蚁群体一起消失了

“石化行为极其罕见,捕食尤其如此

作为古生物学家,我们利用现有的证据来推测古代适应的功能,但是看到一种灭绝的食肉动物在捕捉猎物的过程中被捕获是无价的,”国家地理研究所生物科学系助理教授、该研究的主要作者菲利普·巴登说

“这种化石捕食证实了我们关于地狱蚂蚁口器如何工作的假设

在这种布局中,捕捉猎物的唯一方法是让蚂蚁的口器沿着不同于所有活着的蚂蚁和几乎所有昆虫的方向上下移动

" “自从大约一百年前第一只地狱蚂蚁出土以来,这些灭绝的动物为什么与我们今天的蚂蚁如此不同一直是个谜,”巴登补充道

“这块化石揭示了我们可能称之为‘进化实验’背后的机制,尽管我们在化石记录中看到了无数这样的实验,但我们通常并不清楚导致这些实验的进化途径

" 地狱蚂蚁与现代谱系的系统发育和头源同源性

学分:法国雷恩大学中国科学院新技术研究所 驾驶多样性的地狱蚂蚁和他们的头盔 巴登的团队认为,猎物捕捉的适应性可能解释了迄今为止在16种地狱蚂蚁中观察到的下颌骨和角的丰富多样性

一些长着非武装细长角的分类群,如角蟾,显然是从外部抓住猎物的,而其他地狱蚂蚁,如林格美姆蚁(Linguamyrmex vladi),或巴登及其同事在2017年发现的“黑斑羚Vlad”,被认为是在其头部使用了金属强化角来刺穿猎物——这种特性可能用于以昆虫的内部液体(血淋巴)为食

巴登说,最早的地狱蚂蚁祖先会首先获得垂直移动口器的能力

反过来,这将在功能上整合口器和头部,以一种这种灭绝的血统所独有的方式

“整合是进化生物学中强大的塑造力量

巴登解释说:“当解剖学上的部分第一次一起发挥作用时,这就开启了新的进化轨迹,因为这两个特征同时进化。”

“与地狱蚂蚁的口器运动的这一创新的后果是显著的

虽然现代蚂蚁没有任何种类的角,但一些地狱蚂蚁的角上长有锯齿状的牙齿,而像弗拉德这样的蚂蚁被怀疑用金属加固了自己的角,以防止自己被咬穿

" 为了进一步探索,研究人员将角蟾和其他几种地狱蚂蚁物种的头部和口器形态(如头部、角部和下颌骨的大小)与现存和化石蚂蚁物种的相似数据集进行了比较

该团队还进行了系统发育分析,以重建白垩纪和现代蚂蚁之间的进化关系

研究小组的分析证实,地狱蚂蚁属于蚂蚁进化树的最早分支之一,并且是彼此最亲近的亲戚

此外,由于它们专门捕捉猎物的行为,与现存的谱系相比,地狱蚂蚁的下颌骨和头部形态之间的关系是独特的

分析还表明,在地狱蚂蚁中,细长的角进化了两次

虽然这块化石最终为巴登的实验室提供了更为确凿的答案,说明这一类消失已久的蚂蚁掠食者是如何运作的,并在近2000万年的时间里取得了成功,但问题依然存在,比如是什么导致了这些和其他种类的蚂蚁灭绝,而现代蚂蚁却发展成了我们今天所知的无处不在的昆虫

巴登的团队现在正试图描述新化石沉积物中的物种,以了解更多关于灭绝如何不同地影响群体的信息

巴登说:“有史以来,超过99%的物种已经灭绝。”

“随着我们的星球经历第六次大规模灭绝事件,重要的是我们要努力理解灭绝的多样性,以及是什么让某些血统得以延续,而另一些却消失了

我认为昆虫化石提醒我们,即使像蚂蚁这样无处不在、熟悉的东西也已经灭绝了

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