挖掘古代潜叶蚁3.12亿年前的化石揭示了昆虫的行为和进化

昆虫是脆弱的软体动物，其​​遗体很难保存。翅膀通常是化石，但昆虫尸体(如果存在)通常是原始史前动物的碎片，这使得科学家很难研究它们。古生物学家了解史前昆虫的一种方法是通过痕迹化石，这些化石几乎都是在化石植物上发现的。

“我们拥有出色的植物化石记录，”理查德·J·克尼希特博士说。哈佛大学有机体与进化生物学系的候选人。“更早以前，痕迹化石比尸体化石更能告诉我们昆虫的进化和行为，因为植物及其上的痕迹化石保存得很好。而且痕迹与尸体不同，不会随着时间的推移而移动，并且总是能在它产生的地方找到。”

在《新植物学家》杂志上发表的一项新研究中，克内希特领导的研究人员描述了在石炭纪种子蕨叶子上发现的内生痕迹化石，它代表了叶子内部进食的最早迹象。这块拥有3.12 亿年历史的石炭纪化石提供了证据，证明了内部进食(称为采叶)可能是如何起源的，并表明这种行为发生的年龄比人们认为的要早大约 7000 万年。

“昆虫在植物内部进食的所有方式——对叶子内部的挖掘、昆虫控制植物发育机制的肿瘤状瘿、昆虫在木材中的钻孔和通道，以及昆虫入侵种子以消耗营养胚胎组织的方式有很多种，其中最神秘的是采矿，”史密森尼国家自然历史博物馆高级研究地质学家兼化石节肢动物馆长康拉德·C·拉班代拉 (Conrad C. Labandeira) 说。“最早的矿井记录于三叠纪早期，即二叠纪末大灭绝之后不久，而虫瘿、钻孔和种子捕食则相当早地延伸到了古生代。为何挖矿延迟?我想我们现在已经有了答案!”

以植物为食在全变态昆虫中很常见，即经历完全变态的昆虫：鳞翅目(飞蛾)、鞘翅目(甲虫)、双翅目(苍蝇)和膜翅目(黄蜂和叶蜂)。幼虫钻入叶子并开始以叶子的内部组织为食，并留下痕迹。当幼虫在叶子内钻洞时，它也在生长，经历不同的蜕皮阶段，甚至留下它的粪便，即臭虫。

“当我们识别内部喂养时，粪便是我们要寻找的东西之一。弗拉斯甚至可以具有不同的特征，这些特征在定义它是由什么动物产生时很有用，”克内希特说。幼虫将继续在叶子内留下痕迹，直到化蛹、孵化、从叶子上切下来并飞走。

该遗迹化石是在石炭纪罗德岛组中发现的。罗德岛组最初是一个沼泽、水浸环境，提供了一个缺氧环境，可以很好地保存植物化石;古生物学家称之为“Lagerstätte”，这里出产保存完好的非凡化石。

“有一种东西不会形成化石，那就是幼虫，”克内希特说。“它们太精致太小了。因此，看到这样的东西确实很有洞察力，因为它告诉我们特定时期(古生代晚期)幼虫的行为，而我们对幼虫知之甚少。”

这种特殊的保存使研究人员能够清楚地看到内生痕迹，这些痕迹遵循古生物学家在定义这种行为时寻找的模式，例如，幼虫会避开叶子的边缘和主要静脉，沿着蜿蜒的痕迹。据了解，这种行为只有全变态昆虫才会发生，包括当今存在的动物。

“这一发现将这种行为推迟了 7000 万年，”克内希特说。“它向我们展示了两件事，一是幼虫的行为，这是我们在化石记录中看不到的东西，因为幼虫通常不会保存下来。第二，完全变态的进化，全代谢，在这个时候就已经存在了。”

该化石收藏于哈佛大学比较动物学博物馆，克内希特也在研究其他化石。