馮卓團隊首次為地質歷史時期植內產卵昆蟲的生殖生物學和行為學提供直接化石證據 _昆蟲

兩億年的昆蟲取食葉片內的蟲卵生態重建圖

四川盆地須家河組代表性植物化石

晚三疊世多列拜拉

晚三疊世昆蟲卵化石
據云南大學古生物研究院：近日，云南大學古生物研究院馮卓團隊首次為地質歷史時期植內產卵昆蟲的生殖生物學和行為學提供了直接的化石證據，該研究于近日在線發表于國際知名學術期刊Current Biology 。該研究系首次為地質歷史時期昆蟲的植內產卵行為和食卵行為提供了直接的化石證據。不僅為我們認識遠古時期昆蟲對宿主植物的選擇行為、生殖行為、取食行為學等方面提供了重要信息，同時亦揭示了遠古時期陸地生態系統比我們目前的認識更加復雜。云南大學為第一作者單位，馮卓研究員為論文的唯一通訊作者。
昆蟲的植內產卵（endophytic oviposition）行為是一種非常特殊的生殖策略，即昆蟲使用特化的產卵器將卵產到葉片或樹皮等植物組織里。這種生殖策略可以使蟲卵得到有效保護，從而提高后代的存活率。盡管這種產卵行為出現于多個現生昆蟲類群，但由于缺乏實體化石的直接證據，目前我們對遠古時期植內產卵昆蟲的生物學和演化歷程還不了解。
經過長期的野外工作，馮卓團隊在四川盆地距今約2.07—2.01億年前的上三疊統須家河組采集到大量保存精美的植物化石。分類學研究表明，這批植物化石多樣性極高，包括木賊類、真蕨類、種子蕨類、蘇鐵類、銀杏類和松柏類等，尤其以雙扇蕨科和蘇鐵類植物的繁盛為特色，屬于典型的華南晚三疊世網葉蕨—格脈蕨（Dictyophyllum–Clathropteris）植物組合。葉片表皮解剖學研究表明，該植物組合中有兩種銀杏類植物，即多列拜拉（Baiera multipartita Sze et Lee 1952）和雅致拜拉（Baiera elegans Ôishi 1932）。
通過精細的比較解剖學研究，馮卓團隊在多列拜拉葉片內發現了大量昆蟲卵的實體化石。這些化石昆蟲卵的平均直徑約200微米，呈圓形至長橢圓形，緊貼于葉片上表皮內側，且整齊排列在平行的葉脈之間。結合光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡等技術研究表明，這些化石卵與現生昆蟲卵的結構非常類似，具有分層的卵殼（chorion）、錐形的卵孔突（micropylar projection）、卵孔氣室（micropylar atrium）、卵孔口（micropyle）等結構。通過對化石卵形態、大小等參數的分析表明，這些化石卵與現生蜻蜓目昆蟲卵最接近，但變化范圍更加顯著，表明這些卵可能處于比較原始的演化階段。從解剖學特征來看，宿主植物葉片上表皮比下表皮具有更厚的角質層，而角質層是一種良好的隔熱和防止紫外線輻射的材料；葉脈之間是柔軟的葉肉組織，便于插入產卵器并產卵。反復觀察驗證，化石卵僅出現在多列拜拉葉片內。這些證據表明，兩億年前的昆蟲為了實現對后代的有效保護，不僅對宿主植物進行了特定篩?。葉圓鹽恢糜辛嗣饗緣那骼≡?。
馮卓團隊發現，這些蟲卵竟然被卵食性（egg-predatory）昆蟲取食過卵液。這些卵食性昆蟲利用刺吸式口器刺穿卵殼吸食卵液，在卵殼上留下直徑約1—3微米的取食孔。有些卵殼上留下了多個取食孔，表明這些卵曾被多次取食過。現生昆蟲類群中具有刺吸式口器的昆蟲主要是纓翅目和半翅目昆蟲，其中纓翅目昆蟲常以吸食植物汁液、孢子和花粉以及真菌為主；而半翅目昆蟲的食性要復雜得多，包括植食類、食血類、食腐性和卵食類等。由于卵內具有豐富的卵磷脂和蛋白質，所以取食卵液是一種非常高效的攝取營養的方式。然而，如何能夠準確找到這些“藏”在葉片里面的卵則需要非常特殊的嗅覺或視覺神經系統。
植內產卵行為代表了一種“先進”的生存策略，而取食卵的行為亦是一種高效獲取營養的策略，這兩種策略均利于物種的繁衍。當前化石標本證實，兩種對立的策略在2億多年前的三疊紀晚期都已出現，可謂“魔高一尺，道高一丈” 。
云南大學古生物研究院博士研究生萬遂和隋群，郭蕓副研究員和陳劍波博士，以及美國史密森研究院Conrad Labandeira博士參與了該研究。該研究得到中科院先導專項、第二次青藏科考、云南省科技廳、云南大學等項目資助。
論文信息：Feng, Z., Wan, S., Sui, Q., Labandeira, C., Guo, Y., Chen, J., 2022. A Triassic tritrophic triad documents an early food-web cascade. Current Biology 32, 1–7.（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982222016761）
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據新華社（采訪人員岳冉冉）：古生物學家近日的研究成果揭示了一個有趣現象：約2億年前的昆蟲會把卵產到銀杏類葉片中，而這些“藏”在葉片中的卵竟被其他昆蟲取食了。該成果近日發表在國際期刊《當代生物學》上。
昆蟲會在植物內產卵，這是它們的一種特殊生殖策略。昆蟲使用特殊的產卵器將卵產到葉片或樹皮等植物組織里，使蟲卵得到保護，以提高后代存活率。
云南大學古生物研究院馮卓團隊經過長期野外科考，在四川自貢距今約2億年前的三疊紀晚期地層中，采集到了大量保存精美、物種豐富的植物化石。從這批化石中，古生物學家找到了昆蟲植內產卵的化石證據。
通過比較解剖學研究，團隊在一種銀杏類葉化石內發現了大量昆蟲卵化石。分析表明，這些蟲卵與現生蜻蜓目昆蟲卵最接近。
馮卓解釋，從解剖學特征看，保存蟲卵的植物葉片的上表皮比下表皮角質層更厚，而角質層具有良好的隔熱和防紫外線輻射作用。此外，葉脈間柔軟的葉肉組織也更利于昆蟲插入產卵器并產卵。
有趣的是，研究者還發現，這些葉片中的蟲卵竟被其他昆蟲取食過卵液。“可能是某種半翅目昆蟲利用刺吸式口器刺穿卵殼、吸食卵液，并在卵殼上留下了直徑約1至3微米的取食孔，有些卵殼上甚至留下了多個取食孔。”馮卓說，蟲卵具有豐富的營養物質，但如何準確找到這些“藏”在葉片里的卵，需要昆蟲具有特殊的嗅覺或視覺神經系統。
馮卓說：“昆蟲的植內產卵代表了一種先進的生存方式，而取食卵液也是高效獲取營養的策略。這兩種行為都利于物種繁衍且在約2億年前就出現了。”