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一亿年前的蚂蚁长什么样?中外联合团队描绘独角蚁演化历史 精选

已有 2622 次阅读 2020-8-7 09:23 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

近期,来自美国、法国、中国的科研人员合作,对独角蚁及相关的现生和灭绝类群进行了详细的形态测度学、功能形态学和系统发育分析,确认了黑帝斯蚁特化的捕食机制,并厘定了该类群的演化历史。


北京时间2020年8月6日晚,研究成果在线发表于《当代生物学》


蚂蚁在现代陆地生态系统中扮演了重要角色。长期以来,学术界普遍认为早期蚂蚁的形态和生态较为单一。


近几年,各国学者从白垩纪琥珀中发现了一系列的原始蚂蚁(例如驼蚁、魔蚁),改变了此前对早期蚂蚁演化历史的认识。

图1:黑帝斯蚁(包括独角蚁)的头部素描图(杨定华绘)

 

2016年,中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博与法国科研人员在白垩纪琥珀中报道了一类独角蚁(属于黑帝斯蚁)化石。


该类蚂蚁具有一对镰刀状大牙(大颚);其唇基向上延长,在头上形成一个独特的“角”。


此后,国际多个研究团队从缅甸琥珀中陆续发现了近十种独角蚁,引起了广泛关注。然而,该类蚂蚁是如何演化出来的?它们是如何利用大牙和角进行捕食的?这些问题一直是大家期待解开的谜团。

 

图2:蚂蚁的系统发育关系

 

王博团队联合美国和法国的科研团队,对所有黑帝斯蚁头部进行形态解剖学分析,并结合一枚特殊的捕食标本,从形态功能学上确认黑帝斯蚁采用的“陷阱-大颚”式捕食机制。


据悉,联合研究团队建立了化石蚂蚁形态学数据库,并选取了46个灭绝和现生蚂蚁的代表类群进行系统发育分析。


结果表明,黑帝斯蚁(包括独角蚁)形成了一个很好的单系类群,可能是已知最原始的蚂蚁类群。


所有黑帝斯蚁的角是同源的,但“延长的角”在黑帝斯蚁中独立演化了两次。

图3:不同蚂蚁的形态空间分析

 

在上述研究的基础上,联合研究团队进一步选取了112个现生和灭绝蚂蚁的代表类群进行了形态测度学分析,发现黑帝斯蚁占据了一个独特的形态空间,与其他化石和现生蚂蚁类群明显不同,而且独角蚁不同类群也拥有差异巨大的头型(包括角和大颚),可能专门捕食不同的猎物。


“我们的研究发现,独角蚁的大颚和角共同演化,形成了一套精密的耦合系统。独角蚁特化的捕食行为进一步驱动了该类群的辐射演化。”王博说,“尽管独角蚁在白垩纪中期十分繁盛,但在白垩纪后期逐渐灭绝,并与其他原始蚂蚁一起被更进步的现代蚂蚁类群取代。”(沈春蕾)

 

3D打印模型,红色为独角蚁。(杨定华制作)

 

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.106.




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3 黄永义 杨正瓴 周洲

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