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　　原標(biāo)題：破解兩億年前昆蟲的真實顏色

　　飛蛾復(fù)原圖 資料圖片

　　兩億年前的昆蟲是什么顏色？近日，中、德、英三國的科學(xué)家通過對昆蟲化石結(jié)構(gòu)色的研究，成功還原一種兩億年前飛蛾的真實色彩。相關(guān)的研究成果于4月12日在《科學(xué)》雜志子刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表，在學(xué)界引起轟動。

　　三年攻關(guān) 還原古昆蟲顏色

　　在中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的展窗里，一張通體金黃的飛蛾圖片吸引了眾多目光。圖片上的飛蛾就是中科院南京地質(zhì)古生物研究所領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊根據(jù)兩塊遠(yuǎn)古化石復(fù)原出的蛾類“老祖宗”。

　　昆蟲是地球上物種數(shù)量最多的生物，展現(xiàn)了極其豐富的顏色。長期以來，以蛾類和蝴蝶為代表的鱗翅目昆蟲，其翅膀上的鱗片結(jié)構(gòu)精巧而復(fù)雜，學(xué)界對其的光學(xué)結(jié)構(gòu)知之甚少，導(dǎo)致人類對鱗翅目和結(jié)構(gòu)色的起源和早期演化了解甚少。

　　為了攻克難題，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王博等研究人員用了三年多的時間，對500多塊來自英國、德國、哈薩克斯坦的侏羅紀(jì)蛾類標(biāo)本進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查。“我們利用顯微鏡、三維光學(xué)建模等一系列技術(shù)手段，終于在德國和英國兩塊迄今為止最早的蛾類化石中，觀察分析出了可以還原其色彩的微觀鱗片結(jié)構(gòu)，還原出飛蛾的真實顏色。”研究團(tuán)隊成員張青青說。

　　光學(xué)軟件模擬結(jié)果顯示，這兩塊產(chǎn)生于1.95億年前和1.8億年前的鱗翅目飛蛾化石與現(xiàn)存最原始的鱗翅目昆蟲小翅蛾非常類似，已經(jīng)具有較復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生金黃色的結(jié)構(gòu)色。這一發(fā)現(xiàn)不僅是已知最早的昆蟲真實顏色，也是最古老的昆蟲結(jié)構(gòu)色，并將該記錄提前了至少1.3億年。

　　融合型鱗片是最原始蛾類翅膀鱗片結(jié)構(gòu)

　　在研究中，該團(tuán)隊不但從歐亞大陸中生代蛾類標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)色的確切證據(jù)，還為昆蟲鱗片和顏色的演化提供了全新的觀點。

　　“經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，飄翅目昆蟲具有單層的融合型鱗片，外形為窄葉性，其形態(tài)比已知鱗翅目鱗片所有類型都原始。而侏羅紀(jì)的蛾類標(biāo)本的翅膀鱗片在形狀、超微結(jié)構(gòu)以及排列方式上與現(xiàn)生最原始的鱗翅目（小翅蛾科）非常相似。”張青青介紹，它們的鱗片都是融合型，即鱗片上下層均被表皮填充，不成網(wǎng)格狀。鱗片排列方式為一型雙層鱗片，即一層大的融合型鱗片（覆鱗）覆蓋一層小的融合型鱗片（基鱗），排列成覆瓦狀。現(xiàn)生的鱗翅目高等類群多具有鏤空型鱗片：上、下分為兩層，中間有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，而呈扁囊狀。“也就是說，侏羅紀(jì)的蛾類鱗片已經(jīng)演化出魚骨狀的納米級光學(xué)結(jié)構(gòu)，類似的精細(xì)結(jié)構(gòu)只見于現(xiàn)生小翅蛾科部分種類。”

　　“先前經(jīng)典的發(fā)育生物學(xué)理論認(rèn)為，鏤空型鱗片是最原始的狀態(tài)，但此次研究表明融合型鱗片才是最原始的類型，并且一型雙層鱗片應(yīng)為鱗翅目的基本構(gòu)型特征。另外，昆蟲的翅膀鱗片與羽毛的演化或許有一些共性。”王博稱，此次研究表明具有結(jié)構(gòu)色的翅膀鱗片在鱗翅目出現(xiàn)之前就已經(jīng)在一些原始類群廣泛存在。

　　古生物研究將從黑白世界進(jìn)入彩色世界

　　在研究過程中，科學(xué)家們還證實了納米級的光學(xué)結(jié)構(gòu)可以保存在中生代的琥珀、壓痕以及印模化石標(biāo)本中，為復(fù)原遠(yuǎn)古動物和植物的結(jié)構(gòu)色打開了新的窗口。

　　“一般來說，我們通過研究化石復(fù)原古生物的形態(tài)，但大多只是復(fù)原骨骼結(jié)構(gòu)，色彩都是科學(xué)家們想象出來的。”南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授姜寶玉認(rèn)為，復(fù)原生物結(jié)構(gòu)色是一項能讓遠(yuǎn)古世界從黑白走向彩色的開拓性研究，以后回答古生物世界是什么顏色，也許不需要靠猜，科學(xué)家就能給出準(zhǔn)確答案。

　　“色彩在昆蟲的求偶、防御、捕食等與其生存密切相關(guān)的行為中具有重要作用。但是由于化石材料的局限性，我們對于古昆蟲的顏色知之甚少。王博團(tuán)隊的最新研究通過豐富的鱗翅類昆蟲化石材料，充分利用昆蟲結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生原理，基于先進(jìn)的現(xiàn)代形態(tài)學(xué)研究技術(shù)，重建了中生代昆蟲的顏色。”中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院教授劉星月認(rèn)為，該研究增進(jìn)了人類對古昆蟲色彩的科學(xué)認(rèn)識，未來基于這一技術(shù)將有望揭示更多不同類群古昆蟲的色彩，進(jìn)而可以對遠(yuǎn)古時期昆蟲的生態(tài)行為有更深入的理解。（記者 鄭晉鳴 通訊員 李薇）

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責(zé)任編輯： 聶晨靜