作者:自然雜誌的西德·珀金斯
一種化石飛蛾的原始顏色首次被重現。科學家們得出結論,這種4700萬年前的昆蟲曾經具有黃綠色的光澤,當它們在覓食時暴露出來時,這種光澤會警告捕食者它們的味道難聞且有毒,並且在它們休息時提供偽裝。
自然界中最鮮豔的色彩有些並非來自化學色素,而是來自羽毛或鱗片等身體部位的微小凹槽、層或其他結構圖案,這些圖案反射光線以產生不同的虹彩。耶魯大學古生物學家瑪麗亞·麥克納馬拉說,許多動物——尤其是鳥類、蝴蝶和飛蛾——利用這些“結構色”向捕食者傳遞警告,並向潛在的配偶發出它們健康的訊號,她來自康涅狄格州紐黑文。
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麥克納馬拉和她的同事分析了儲存在德國中西部梅塞爾油頁岩中的飛蛾化石——這些化石的微小翅膀鱗片仍然顯示出金屬光澤的痕跡。昆蟲翅膀上的翅脈圖案表明,這種飛蛾現存最親近的近親是透翅蛾,這是一類典型的白天活動的物種,以花蜜為食,麥克納馬拉說。
大多數現代透翅蛾生活在歐亞大陸和澳大利亞的熱帶和溫帶地區,它們的翅膀都具有金屬光澤,並且都能產生有毒且味道難聞的化學物質——氰化氫。
由於飛蛾的顏色取決於翅膀鱗片的化學成分以及鱗片的微觀結構,因此化石無法保留其原始顏色。因此,研究人員結合使用了電子顯微鏡和數學技術來重建飛蛾活著時的顏色。
每個翅膀鱗片的最上層厚度為 93-124 奈米,下層逐漸變薄。鱗片的向下彎曲部分——它們合在一起看起來像微型西班牙瓦屋頂——被 1 微米高的脊分隔開,脊之間的間距為 1.8-2.5 微米。“化石飛蛾鱗片中儲存的細節程度令人歎為觀止,”麥克納馬拉指出。
今天線上發表在PLoS Biology上的分析結果表明,飛蛾的大部分前翅——飛蛾靜止時可見的那組翅膀——是鮮豔的黃綠色,邊緣有藍色和棕色的鑲邊(請參閱化石飛蛾幻燈片)。
研究人員認為,正如昆蟲的現代近親一樣,這種綠色著色旨在當飛蛾休息時融入樹葉,但當它們以花為食並因此暴露出來時,則充當警告訊號。
別吃我
單個鱗片的幾個特徵,包括其層中的扇形和許多穿孔,有助於抑制其虹彩。研究人員認為,這確保了捕食者可以從各種角度看到飛蛾的警告訊號。
研究人員認為,重建遠古飛蛾的顏色為了解它們的行為提供了重要的見解。例如,麥克納馬拉說,黃綠色光澤表明,即使在數百萬年前,一些蝴蝶和飛蛾不僅進化出了一種偽裝策略,使它們能夠“在眾目睽睽之下隱藏起來”,而且還進化出了產生味道難聞的化學物質的能力。
英國布里斯托大學的古生物學家邁克爾·本頓說:“這是一項非常徹底和創新的工作。”他指出,研究人員特別小心地證明了假定的顏色是飛蛾的原始顏色,而不是受到化石化過程中可能發生的鱗片結構變化的影響。
紐約州立大學奧爾巴尼分校的形態學家海倫·吉拉德拉同意,該團隊的分析“是一項真正的進步”。她說,這項技術現在也可以應用於重建其他化石的原始顏色。“他們為古生物學家提供了一種觀察古代昆蟲的新方法。”
然而,她警告說,關於行為的推論可能有些牽強。“生物學是不可預測的。飛蛾可能在做它們今天的近親正在做的事情,或者它們可能在做完全不同的事情。”
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於2011年11月15日首次發表。