角蝉的伪装物衍伸自古老的翅膀

角蝉是拟态的大师。在它们背上这些小小的、奇形怪状的附属物称为盔,模拟成各种种子、尖刺、毛虫粪便,甚至能伪装成蚂蚁的样子。发育生物学家们追溯盔的起源时,发现这些角蝉们做到了其他昆虫在这三亿年来未达到的事:第三组翅膀,如今经过重重的修饰形成了盔。

任职于希腊伊拉克里欧的分子生物及生物科技研究所,演化发育学家Michalis Averof并没有参与此项研究,而他表示“由原有的发育系统中修饰衍生出全新的器官,真是个演化如何作用的好例子。”

盔正好由头部后方的第一节胸部开始延伸。有段很长的时间,昆虫学家们一直认为盔是胸节外骨骼的延伸物 (称为前胸背板)。盔也有像翅膀般的脉络,这使得一位1950年代的研究员提出盔其实是修饰过后的翅膀的假说,但昆虫学家们认为这个假说无法得出确切结论,因此反驳了他的想法。而后当一位业余昆虫学家朋友抱怨当他试着捏住盔来捕捉角蝉时,常常使盔受伤或破损,这促使了Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme开始了第二个想法。 Prud’homme认为“大家都不认为昆虫能够承受失去一部份胸节的后果,就算是为了逃命也一样。”

这两位发育生物学家来自法国的Marseilles-Luminy发育生物学研究中心,他们的同事仔细检视了五种角蝉的盔,惊讶的发现盔和翅膀及腿一样,身体和盔之间以绞链般的构造相连,使其成为一可活动且易脱落的附肢。

当Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme探究角蝉的发育时,他们发现盔从蛹的背后开始生长,起先是两个分开的芽苞组织,在发育后期融合在一起。盔的细胞排列方式和翅膀相似,且在发育过程中,这两种器官都以相同的方式折叠,科学家们在自然期刊的线上新闻里报导了这个现象。在发育的翅膀中活跃的三个基因,同样也在盔发育时作用,显示盔和翅膀是由相同的基因组所控制的。 “尽管盔和翅膀在功能和解剖上具有极大差异,这些基因相似性指出它们不论是在演化或是发育上都享有一个共同的起源。” Prud’homme说道。

最早期出现的昆虫几乎每个体节都有鳍一般的附肢,最有可能是用来游泳的。随着时间过去,昆虫演化出更多复杂精细的身体结构,因此在过去三亿年来,昆虫都只有两组翅膀,分别位于第二和第三胸节。第一胸节因同源基因(Hox genes)的调控,不会有翅膀的形成。而五千万年前出现的角蝉,在早期就出现了盔的构造,证实了它们正是昆虫界中的例外。同源基因依旧活跃,但基于某种未知的原因,翅膀还是在第一胸节形成了。 Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme认为,由于这些翅膀是多出来的,也完全不需要飞行,它们便不受拘束的形成了各种各样的伪装物。

“这些虫就在我们的眼下这么久,却没人注意到它们的盔是一对经过高度修饰的翅膀。”来自宾夕法尼亚州派克大学的演化生物学家Jim Marden说道,“许多尚未被发现的惊奇事物就在我们的周遭上演着。”

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/shengwu/2682.html