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独角蚁是如何演化而来的？

2020-08-12 09:23:17来源：科技日报

独居，长着“大牙”，头上还有“角”，并且学会设陷阱捕食……人们很难想象，弱小的蚂蚁在一亿年前竟如此“强悍”，堪称蚂蚁中的“战斗蚁”。

2016年，中科院南京地质古生物研究所王博研究员与法国科研人员在白垩纪琥珀中报道了一类独角蚁(属于黑帝斯蚁)化石。该类蚂蚁具有一对镰刀状大牙(大颚);其唇基向上延长，在头上形成一个独特的“角”。

此后，多个国际研究团队在缅甸琥珀中又发现了近10种独角蚁。但该类蚂蚁是如何演化而来的?它们是如何利用大牙和角进行捕食的?这些问题一直是大家期待解开的谜团。

记者从中科院南京地质古生物研究所获悉，美、法、中3国科研人员展开合作研究，确认了黑帝斯蚁特化的“陷阱—大颚”式捕食机制，并厘清了该类群的演化历史。相关研究成果近日在线发表于《当代生物学》杂志。

与众不同的黑帝斯蚁

蚂蚁是最成功的社会性昆虫，在现代陆地生态系统中扮演了重要角色。早在《物种起源》一书中，达尔文在介绍社会性昆虫中的不育工蚁时写道：“(不育工蚁的存在)实际上对我的整个理论是致命的。”

自达尔文时代以来，许多研究人员从不同角度对蚂蚁的社会行为起源进行了深入研究，取得了很大进展。但由于化石证据匮乏，人类对蚂蚁早期形态和生态演化仍然不甚了解。

长期以来，学界普遍认为早期蚂蚁的形态和生态较为单一。而近几年，各国学者从白垩纪琥珀中发现了一系列的原始蚂蚁(例如驼蚁、魔蚁)，极大改变了我们对早期蚂蚁演化历史的认识。

2016年，王博团队与美、法等国科学家合作，对2000余枚来自法国和缅甸的蚂蚁琥珀进行调查研究，首次发现了这种具有大颚的捕食性蚂蚁——黑帝斯蚁。该类蚂蚁具有一对近乎头部2倍长的巨型镰刀状大牙(大颚)，其唇基中部向上延伸，形成一个独特的“角”，极像独角兽，因此得名为“独角蚁”。

如此特化的头部结构是首次在蚂蚁中发现。现生蚂蚁3个亚科中部分类群也演化出了类似的捕捉机制，但它们的大颚都是横向运动，而独角蚁的大颚却是垂直运动。

这种奇怪的独角蚁为什么要长出一个长长的“角”呢?这种“角”究竟起到什么作用?当时，王博等科学家推测认为，角或许是为了配合大颚对猎物进行捕食。

形态学研究确认捕食机制

该研究团队对所有黑帝斯蚁头部进行形态解剖学分析，结合一枚特殊的捕食标本，从形态功能学上确认黑帝斯蚁采用的“陷阱—大颚”式捕食机制。

这独特的、看似纤细的“角”，正是帮助黑帝斯蚁捕食相对大型猎物的极具杀伤力武器。黑帝斯蚁利用“角”尖的球状毛囊及“角”外侧的感觉毛，感知和接近猎物。一旦触碰到猎物，其嘴下部的一对大牙迅速向上抬起，与上面的“角”配合，上下共同发力，死死夹住猎物，使猎物再无逃生可能，这一捕捉机制与生活中利用夹子夹东西的原理相似。

研究团队建立了化石蚂蚁形态学数据库，并选取了46个灭绝和现生蚂蚁的代表类群进行系统发育分析。结果表明黑帝斯蚁(包括其他独角蚁)形成了一个很好的单系类群，可能是已知最原始的蚂蚁类群。所有黑帝斯蚁的角是同源的，但“延长的角”在黑帝斯蚁中独立演化了两次。

研究团队进一步选取了112种现生和灭绝蚂蚁的代表类群进行了形态测度学分析，发现黑帝斯蚁占据了一个独特的形态空间，与其他化石和现生蚂蚁类群明显不同，而且独角蚁不同类群也拥有差异巨大的头型(包括角和大颚)，可能专门捕食不同的猎物。

这次的研究发现，独角蚁的大颚和角共同演化，形成了一套精密的耦合系统。独角蚁特化的捕食行为进一步驱动了该类群的辐射演化。尽管独角蚁在白垩纪中期十分繁盛，但在白垩纪后期逐渐灭绝，并与其它原始蚂蚁一起被现代蚂蚁类群取代。(张晔)

标签：独角蚁

责任编辑：hnmd003