2亿年前的“色诱”,可以说是相当惊艳了!

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  作者:盛捷 陈孝政 王博

  编辑:明天

  咳咳咳,作为一个严肃的科学媒体,我们的这个标题,其实是很严肃的。

  因为,我们有证据。

  那是2亿年前的侏罗纪。一个夏日的午后,在湖边的树林里,骄阳穿过一棵棵耸入天际的松柏树的繁枝,洒下一片暖暖的阳光。

  一只雄蛾悠闲的扇动着“土豪金”般的薄翼。一缕阳光射下,那金色的双翼,显得尤为绚丽。它觉得此时的自己,是全世界最帅的。然而刹那间,“土豪金”被树枝上另一道柔美的金光吸引住了。

  

  远古蛾类的生态复原图。绘图:杨定华

  枝头,一只长着浅金色珠光薄翼的雌蛾,目似暝、意暇甚。确认过眼神后,“土豪金”缓缓落于浅金色雌蛾对面,暗自得意:“邂逅相遇,适我愿兮”。

  (此处省略300字)

  然而,浪漫的结束,往往是残酷的现实。完成“蛾”生重任的“土豪金”,抵不住体能的消耗,直直地掉下树枝,跌入湖中。

  正是这个湖,改变了“土豪金”的命运——湖底的淤泥裹住了“土豪金”的薄翼,成为化石,永久地保存了下来

  转眼2亿年。

  1985年,科学家发现了这只暗灰色的蛾类昆虫的翅膀化石。它被命名为Archaeolepis mane,存入英国自然历史博物馆的标本盒内,成为全球最古老的蛾类化石[1]。而这,只是故事的开始。

  
这是目前全世界最古老的蛾类标本:它的身体早已烂掉,我们可以看到它的翅膀,左边是翅尖,右边为翅膀的基部。古生物学家正是基于这个翅膀建立了Archaeolepis mane这个种。图片来源:中国科学院南京地质古生物研究所

  又过了三十年,中国科学院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的科学家们,通过对该标本的结构色的研究,让这只灰暗的翅膀,“金光重现”[2]!

  两亿年前的“土豪金”又回来了!

  这也意味着,化石中保存的最早的蛾类昆虫的颜色,不再靠科学家们的想象,而是有了自己真实的“彩色照片”。

  

  昆虫,是地球上物种数量最多的生物,有着极其丰富的颜色。这些颜色大部分都是光线照射在虫体表面的微观结构上产生折射、衍射及干扰而形成的。用专业术语来讲,这种颜色叫做“结构色”。我们看到的蛾类、蝴蝶的颜色大多就都是这种结构色。

  

  结构色原理示意图,阳光通过复杂的折射、衍射等,最终呈现出特殊的颜色。图片来源:AskNature.org | 制图:Emily Harrington

  

  

  像蜂鸟这样的鸟类和叶甲类昆虫所呈现出的颜色也是结构色。图片来源:左图蜂鸟来自wikipedia | 摄影:Finca Lerida(左);Janet Graham(右)

  蛾类和蝴蝶都属于鳞翅目昆虫。而所谓的鳞翅目昆虫就是在它们的翅膀上有一层鳞片,而这些鳞片具有极其精巧的三维微观结构,可以产生各种结构色。例如下图中,你所看到的蝴蝶、飞蛾身上美妙的色彩,都是它们身上的“粉末”产生的结构色,而这些“粉末”便是鳞片。

  

  

  现生的蝴蝶与飞蛾翅膀上的“粉末”其实就是产生了色彩的鳞片。图片来源: Sharp Photography(左);Fir0002 | Flagstaffoto(右)

  但是,长期以来,学界对昆虫化石鳞片的光学结构知之甚少,2016年起,中国科学院南京地质古生物研究所的博士生张青青、博士后任笑吟,在王博研究员和张海春研究员的指导下,用各种显微镜,系统观察了国内外千余件侏罗纪和白垩纪时期的标本。

  最终,在英国、哈萨克斯坦以及德国的三块化石标本中,研究人员发现了仍然保持着细微结构的鳞片,重建了鳞片细微结构的三维光学模型,并利用光学模拟软件和大型计算机定量还原出了这些化石蛾类活着时候的颜色。

  

  图中每一排是不同放大倍数下的同一个蛾类化石标本。第一排(A-C)为英国化石标本;第二排(D-F)为哈萨克斯坦化石标本;第三排(G-I)为德国化石标本。每排最左边是光学显微镜下的照片,右边两张是在扫描电镜下,不同放大倍数的鳞片照片。图片来源:中国科学院南京地质古生物研究所

  综合证据表明,侏罗纪早期(约1.95亿年前)蛾类的翅膀鳞片已经具有较复杂的光学结构,与现在的小翅蛾非常类似,可以产生金黄色的结构色

  

  现生的小翅蛾,标本来自澳大利亚。图片来源:图片来源:中国科学院南京地质古生物研究所

  这不仅是已知最早的蛾类昆虫的真实颜色,也是最古老的蛾类昆虫的结构色。这个发现将蛾类昆虫具有颜色的记录提前了至少1.3亿年

  曾经,你可能见过远古蛾类昆虫色彩斑斓、栩栩如生的复原图或者复原标本,但其实,那些颜色有很多都是绘者自己的想象。此次研究,则让这些远古的蛾类昆虫,有了自己最真实色彩的照片。

  同时,研究也证实了,纳米级的光学结构可以保存在中生代的琥珀、压痕以及印模化石标本中。这为复原远古动物和植物的结构色打开了新的窗口。

  下一个恢复真实色彩的,会是哪种化石生物呢?让我们拭目以待。

  作者名片

  

  

  

  排版:晓岚

  参考文献:

  WhalleyP.E.,1985,ThesystematicsandpalaeogeographyoftheLowerJurassicinsectsofDorset,England.Bull.Br.Mus.(Nat.Hist.Geol.)39,107–189.

  ZhangQingqing,MeyW.,AnsorgeJ.,StarkeyT.A.,McDonaldL.T.,McNamaraM.E.,JarzembowskiE.A.,WichardW.,KellyR.,RenXiaoying,ChenJun,ZhangHaichun,WangBo*,2018,Fossilscalesilluminatetheearlyevolutionoflepidopteransandstructuralcolors,ScienceAdvances,4:e1700988.doi:10.1126/sciadv.1700988.

  

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