破解两亿年前昆虫的真实颜色 研究从黑白走入彩色世界

2018-04-14 20:46:26 来源:光明日报 责任编辑:风华 字号:T|T
摘要】两亿年前的昆虫是什么颜色?近日,中、德、英三国的科学家通过对昆虫化石结构色的研究,成功还原一种两亿年前飞蛾的真实色彩。相关的研究成果于4月12日在《科学》杂志子刊《科学进展》上发表,在学界引起轰动。

  光明日报记者 郑晋鸣 光明日报通讯员 李薇

  两亿年前的昆虫是什么颜色?近日,中、德、英三国的科学家通过对昆虫化石结构色的研究,成功还原一种两亿年前飞蛾的真实色彩。相关的研究成果于4月12日在《科学》杂志子刊《科学进展》上发表,在学界引起轰动。

飞蛾复原图 资料图片

  三年攻关  还原古昆虫颜色

  在中国科学院南京地质古生物研究所的展窗里,一张通体金黄的飞蛾图片吸引了众多目光。图片上的飞蛾就是中科院南京地质古生物研究所领衔的科研团队根据两块远古化石复原出的蛾类“老祖宗”。

  昆虫是地球上物种数量最多的生物,展现了极其丰富的颜色。长期以来,以蛾类和蝴蝶为代表的鳞翅目昆虫,其翅膀上的鳞片结构精巧而复杂,学界对其的光学结构知之甚少,导致人类对鳞翅目和结构色的起源和早期演化了解甚少。

  为了攻克难题,中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博等研究人员用了三年多的时间,对500多块来自英国、德国、哈萨克斯坦的侏罗纪蛾类标本进行了系统调查。“我们利用显微镜、三维光学建模等一系列技术手段,终于在德国和英国两块迄今为止最早的蛾类化石中,观察分析出了可以还原其色彩的微观鳞片结构,还原出飞蛾的真实颜色。”研究团队成员张青青说。

  光学软件模拟结果显示,这两块产生于1.95亿年前和1.8亿年前的鳞翅目飞蛾化石与现存最原始的鳞翅目昆虫小翅蛾非常类似,已经具有较复杂的光学结构,可以产生金黄色的结构色。这一发现不仅是已知最早的昆虫真实颜色,也是最古老的昆虫结构色,并将该记录提前了至少1.3亿年。

  融合型鳞片是最原始蛾类翅膀鳞片结构

  在研究中,该团队不但从欧亚大陆中生代蛾类标本中发现了结构色的确切证据,还为昆虫鳞片和颜色的演化提供了全新的观点。

  “经过研究发现,飘翅目昆虫具有单层的融合型鳞片,外形为窄叶性,其形态比已知鳞翅目鳞片所有类型都原始。而侏罗纪的蛾类标本的翅膀鳞片在形状、超微结构以及排列方式上与现生最原始的鳞翅目(小翅蛾科)非常相似。”张青青介绍,它们的鳞片都是融合型,即鳞片上下层均被表皮填充,不成网格状。鳞片排列方式为一型双层鳞片,即一层大的融合型鳞片(覆鳞)覆盖一层小的融合型鳞片(基鳞),排列成覆瓦状。现生的鳞翅目高等类群多具有镂空型鳞片:上、下分为两层,中间有复杂的三维结构,而呈扁囊状。“也就是说,侏罗纪的蛾类鳞片已经演化出鱼骨状的纳米级光学结构,类似的精细结构只见于现生小翅蛾科部分种类。”

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