原始昆蟲的翅膀特征被揭開 _昆蟲

成年綠德雷克蜉蝣(蜉蝣) 。信用:a .斯坦尼澤克
據斯圖加特國家自然歷史博物館（柯美·雷希）：蜉蝣是一種古老的昆蟲，擁有其他有翼昆蟲所沒有的獨特生活階段:它們完全成熟的若蟲發育成有翼的亞成蟲階段，即所謂的亞成蟲階段，它還沒有繁殖能力，在很短的時間后，它會隨著翅膀蛻皮成為成蟲。
由斯圖加特自然歷史博物館的昆蟲專家Arnold Staniczek博士領導的一個國際團隊使用現代技術發現并描述了從亞成體到成體的蛻皮過程中的一個關鍵機制。
蜉蝣的一些翼脈包括被稱為“大泡”的氣泡狀區域該小組的調查顯示，蜉蝣翅膀上的這些氣泡并不像以前假設的那樣在飛行中發揮作用，但對于蛻皮進入最終的成年階段至關重要。發表在《BMC生物學》雜志上的結果也提供了關于有翼昆蟲進化的線索。
現代技術有助于分析機翼結構
70年來，人們認為蜉蝣翼脈中的大皰在這些古老昆蟲的飛行中發揮了重要作用，它們在上行時通過被動向下彎曲翅膀的外部，從而提供更少的空氣阻力，使翅膀更容易升起。這個理論現在被作者用現代研究方法推翻了。
“當我們拍攝飛行中的蜉蝣的高速視頻時，我們很快意識到以前的理論不能成立:在上行沖程中，翅膀不是彎曲的，而是簡單地保持垂直以避免空氣阻力，但翅膀本身保持穩定，”Staniczek博士說。
用掃描電子顯微鏡、同步加速器顯微CT和熒光顯微鏡研究了翅泡及其詳細結構，證實了翅泡實際上是這些昆蟲兩個有翅階段翅膜的弱點。
當拍攝亞成蟲到成蟲的蛻皮時，研究人員觀察到，“為了從脫落的皮膚中拔出新的翅膀，蜉蝣抬起翅膀，在確定的薄弱點彎曲它們，以便更容易無損地拔出它們。斯坦尼澤克說:“當我們彎曲手臂更容易地起跳時，我們也會做類似的事情。這一假設也間接地被觀察到的現象所證實，即在進化過程中失去亞圖像蛻皮的少數蜉蝣中缺少了大皰。

綠色德雷克蜉蝣的前翅，帶有紅色輪廓的肺大泡。信用:SMNS ， A. Staniczek
昆蟲飛行進化的重要線索
因此，大皰構成了亞圖像蛻皮的可靠標志。在隨后分析蜉蝣化石時，研究人員能夠在二疊紀時期的2.72億年前的化石中觀察到大皰，這表明今天的蜉蝣的早期祖先已經對它們的翅膀使用了相同的蛻皮機制，這是這些昆蟲的一個古老特征。
在其他現存的昆蟲中沒有發現大皰和有翼的亞成體生活階段，然而這種中間階段可能在蜉蝣中被保留下來，因為選擇優勢與從水生幼蟲習性到陸地上的成體生活的過渡有關。
“這項工作為進一步研究飛蟲的進化提供了新的見解和基礎。斯坦尼克澤克說:“在化石記錄中徹底搜索肺大泡可能會揭示其他有翼昆蟲是否也有一個有翼亞成體，以及它是在進化的哪個階段丟失的。”