跳蚤的近親如何在阿拉斯加的苔類植物上安家

小心巨大的畫筆,小昆蟲。阿拉斯加州東南角深處是威爾士親王島,美國第四大島嶼。

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小心巨大的畫筆,小昆蟲

在阿拉斯加州東南角深處是威爾士親王島,美國第四大島嶼。面積約2500平方英里,比長島(僅排名第11位)大約1000平方英里。在這個面積可觀但偏遠的島嶼北端,生活著世界上最默默無聞的昆蟲之一。

它被稱為Caurinus tlagu,並且剛剛於本月在《ZooKeys》雜誌上進行了描述。它生活在一種“原始”、可愛且也有點默默無聞(取決於您的地理位置、視角和植物學訓練)的植物上,這種植物被稱為苔類植物。如果您想捕捉到它,您需要這樣做(進行以下“掃蕩”的人是洛倫·羅素,他在 1970 年代後期發現並描述了第一個——也是唯一另一個——Caurinus物種)


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事實證明,Caurinus tlagu 可以表演一個絕妙的技巧。接下來發生了什麼

是的。好奇的 Caurinus tlagu 像跳蚤一樣跳躍(而且非常可愛)。事實證明,這可能有一個很好的理由。

一種奇特的生物

C. tlagu 在阿拉斯加大學博物館的昆蟲學實驗室首次亮相,該博物館像許多自然歷史博物館一樣,每年接收數千個新標本。學生吉爾·斯托克布里奇發現了它,並將其展示給昆蟲館館長德里克·賽克斯(他拍攝並解說了上面的影片)。他感到困惑。他們在網上釋出了尋求專家幫助的請求。

事實證明,這種不起眼的小昆蟲非常難以識別,即使對於許多專家來說也是如此。根據賽克斯和斯托克布里奇的說法,自然學家用來識別已描述物種的通常很繁瑣的二歧檢索表的使用者在昆蟲版本中找不到該屬中的任何物種,因為它們缺乏其目:Mecoptera(長翅目)典型的喙或口吻。這對組合指出,為了增加識別的樂趣,它們還缺乏可以將它們歸入任何昆蟲目的特徵,這些昆蟲目的成蟲具有無法飛行的退化或殘餘翅膀。耶。

經過多次不正確的猜測後,蒙大拿州的邁克爾·艾維最終給出了正確的鑑定。正如前面提到的,唯一已知的另一種 Caurinus 物種——C. dectes ——是洛倫·羅素在 1970 年代後期在俄勒岡州和華盛頓州描述的。他稱其為“可以說是長翅目和[產幼蟲]昆蟲中最奇特和神秘的物種之一”。

然而,從外觀上看,非專家可能不會這麼認為。它看起來像一個小蟲子。一個小小的例外是它的翅膀。雌性實際上是無翅的,只有卵形瓣或“墊”在它們應該在的地方。雄性則長有帶刺的“縮短的、像剪刀一樣的翅膀”,它們不是用來飛行的,而是用來在交配期間抓住它們的伴侶。我很難想象它們是如何做到這一點的。

Caurinus tlagu 雄性帶刺的翅膀。不知何故,他用這些翅膀在交配期間固定住他的伴侶。賽克斯和斯托克布里奇,2013 年。點選圖片檢視連結

然而,撇開翅膀不談,對於一種非常默默無聞和稀有的昆蟲來說,它看起來如此……好吧……普通。顯然,這裡發生了一些奇怪的事情。

在冰川駛過時倖存下來 ....

例如,C. tlagu 如何最終到達威爾士親王島有點令人困惑。它距離其屬中唯一已知的另一種物種羅素的C. dectes 的已知寄主範圍有 1,059 公里。更重要的是,在 26,000 年到 13,000 年前的威斯康星冰期晚期,該島“大部分”被冰層覆蓋。在此之前,在地球最近 300 萬年左右日益精神分裂的許多其他冰河時代中,它曾多次被冰川覆蓋。

生物學和地質學線索似乎表明,在無情的冰川中存在小的無冰區域,並且小昆蟲有可能在這些避難所中度過了嚴寒,然後在間冰期(例如我們目前所處的間冰期)重新徵服任何從冰層中解放出來的土地。

賽克斯和斯托克布里奇還認為,基於 Caurinus 屬與其最接近的屬 Boreus 之間巨大的遺傳差異(Boreus 最早的推測化石可追溯到侏羅紀晚期),這兩個物種很可能是“進化遺蹟”,也就是說,它們是 1.45 億年前甚至更早時期存在的一個更大群體中為數不多的剩餘成員。

……以及躲避恐龍

這意味著,我們的小跳躍蟲不僅默默無聞,而且還非常古老,並且躲過了小行星、恐龍以及冰川。考慮到它們所屬目的譜系,這並不奇怪。長翅目—— 蠍蛉(一個科因其尾巴類似於蠍子的刺而為整個類群命名)——僅包含九個科的 600 個物種。該目似乎很古老,而且不僅古老,而且似乎已經過了鼎盛時期。它們的化石在下二疊紀岩石中大量存在,並且根據 邁克爾·惠廷在《動物學報》上發表的關於該分類單元的論文,在其他產幼蟲的昆蟲目中,已滅絕的科和屬似乎比現存的科和屬多出三比一。

Caurinus 在該目中的科是 Boreidae(雪蠍蛉科),也稱為雪蠍蛉或雪跳蚤(不要與也稱為“雪跳蚤”的彈尾目混淆)。該科分佈在北半球,僅有三個屬的 26 個物種。成蟲傾向於在冬季出現,並且喜歡以苔蘚和苔類植物為食,並在其中活動,儘管正如羅素在第一個影片中指出的那樣,Caurinus 似乎並不介意四處跳躍。事實上,雪跳蚤以其在所屬目的其他成員中脫穎而出,當它們願意時可以跳躍高達 30 釐米。這不僅使它們能夠將大多數捕食者甩在身後,而且還能夠更輕鬆地穿過新落下的蓬鬆雪,否則這些雪將難以通行。在一個屬 Hesperoboreus 中,雄性利用其跳躍能力撲向它選擇的雌性。聰明的傢伙。

巨大的一躍……

所以它們像跳蚤一樣跳躍。那又怎樣?事實證明,還有一些其他的雪蠍蛉科特徵讓人聯想到跳蚤。它們以類似的方式分泌促進跳躍的蛋白質彈性蛋白,並且與蝗蟲和蜻蜓的方式不同。它們都具有多個性染色體和“骨骼窩”中的眼睛。雪跳蚤的卵巢小管——構成昆蟲卵巢的產卵管——與其他長翅目昆蟲不同,但類似於跳蚤體內發現的結構。

最後,這是 C. tlagu 的“透明化”(內臟已移除)外骨骼:

賽克斯和斯托克布里奇,2013 年。

這是羅伯特·胡克的跳蚤版畫

跳蚤,羅伯特·胡克繪。出自《顯微圖譜》,1665 年。公共領域。

你不必眯著眼睛就能看到相似之處。

一段時間以來,科學家們認為跳蚤和蒼蠅是彼此最親近的親屬。或者跳蚤和整個長翅目之間存在這種關係。但在 2000 年代初期,一位科學家——楊百翰大學的邁克爾·惠廷,我之前提到的他在《動物學報》上發表了論文——對長翅目所有昆蟲的核糖體(蛋白質生產結構)中發現的 RNA 編碼的兩個基因和兩個 DNA 片段進行了比較分析。他也將跳蚤包括在內。

與 26 種雪跳蚤相比,真正的跳蚤包括令人印象深刻的 2,380 個物種,分佈在 15 個科和 238 個屬中。跳蚤幾乎完全是哺乳動物的寄生蟲。與雪跳蚤不同,它們沒有複眼,並且口器專門用於昆蟲學家喜歡稱之為“刺吸式”的進食方式。它們分佈在每個大陸和陸地棲息地,並且傳播歷史上一些最可怕的人類疾病:鼠疫、斑疹傷寒、兔熱病。它們對其他哺乳動物來說也不好玩。例如,在狗身上,它們可以傳播寄生蟲(有趣的事實:根據惠廷的說法,它們還具有“極其複雜的生殖器”)。

……為了寄生蟲類

當他完成時,惠廷的研究表明,雪跳蚤——長翅目中一個微小、默默無聞、害羞的亞類群,它們真的很喜歡雪和苔類植物,並且不會傷害……好吧,跳蚤——很可能是它們現存最親近的親屬。

在他的分析中,Caurinus,我們默默無聞的小屬,是雪跳蚤中最基部或“原始”的,這意味著它最早分支出來,並且可能——只是可能——最接近這兩個類群的最後共同祖先。這當然意味著,一種為了幫助在雪中導航和逃避捕食者而發展出來的特徵,可能幫助一些彈跳的、可愛的素食者變成了地球上最成功、最煩人、最致命的哺乳動物吸血寄生蟲之一。

參考文獻

Sikes D. & Stockbridge J. (2013). 阿拉斯加州威爾士親王島新種 Caurinus tlagu 描述 (長翅目, 雪蠍蛉科, Caurininae), ZooKeys, 316 35-53. DOI: 10.3897/zookeys.316.5400

Whiting M.F. (2002). 長翅目是並系的:長翅目和蚤目的多基因和系統發育, Zoologica Scripta, 31 (1) 93-104. DOI: 10.1046/j.0300-3256.2001.00095.x

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