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                            ——中國科學院辦院方針

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                            【中國科學報】1億年前最早“采花賊”到底是誰?

                            2021-12-28 中國科學報 沈春蕾
                            【字體:

                            語音播報

                            白堊紀花蚤科甲蟲傳粉復原圖。包童供圖

                            短翅花甲和花的復原圖。蔡晨陽供圖

                              大多數被子植物(有花植物)通過昆蟲進行傳粉,昆蟲傳粉也被認為是白堊紀中期(距今約1億年)被子植物大暴發的一個關鍵因素。那么,昆蟲的授粉行為是什么時候在地球上出現的呢?

                              2021年4月12日,《自然—植物》在線發表了中國科學院南京地質古生物研究所(以下簡稱南京古生物所)研究員蔡晨陽帶領的一支國際合作團隊的研究成果。研究人員在白堊紀中期緬甸琥珀中發現了一枚罕見的短翅花甲化石,為白堊紀甲蟲取食花粉提供了直接證據。

                              而2021年12月24日,《自然—植物》在線發表了中山大學生態學院助理教授包童團隊的研究成果。包童團隊根據蔡晨陽團隊論文中的描述和結論,重新設計了現生昆蟲學和孢粉學實驗,結合理論分析與實驗數據提出了與蔡晨陽團隊不同的認識。

                              圍繞一億年前最早的“采花賊”到底是誰,我國學者展開了一場爭鳴。

                              質疑

                              2019年,包童在白堊紀中期緬甸琥珀中首次發現了被子植物經甲蟲(原始花蚤)進行傳粉的直接證據,相關研究成果發表于《自然—植物》。該研究結果證實了許久以來學者們關于白堊紀甲蟲是早期被子植物傳粉者的猜想,填補了早期被子植物蟲媒授粉證據的空白。包童說:“這也是當年找到的最早的‘采花賊’?!?/p>

                              2021年,蔡晨陽團隊在短翅花甲化石表面和附近發現了高等被子植物的花粉和花粉簇,以及兩枚由大量花粉組成的甲蟲糞便,進而揭示短翅花甲是最早的“采花賊”。

                              包童團隊對此觀點表示不認可。

                              蔡晨陽團隊文章指出其研究琥珀標本中包含短翅花甲化石、疑似的“糞化石”和若干“被子植物花粉”顆粒。包童團隊經過現生昆蟲生理學分析,認為此“糞化石”的尺寸明顯超出了甲蟲消化道的可能容積,“難以確認其與該短翅花甲科甲蟲之間的關系”。

                              “以甲蟲為代表的很多昆蟲類群,其取食的花粉經消化道排出體外時,花粉結構會有一定的擠壓、變形或破損,且昆蟲糞便表面會有膜狀結構保留?!卑嬖V《中國科學報》,蔡晨陽團隊研究中所示的“糞化石”均未體現上述特征。

                              蔡晨陽團隊文章提到,該甲蟲被超過100枚花粉顆粒包圍,甲蟲附近有4個聚集而成的花粉簇,這些花粉屬于典型的三溝型花粉(三溝型花粉有三個夾角互為120°的大小相同的發芽溝,是真雙子葉植物的特征,真雙子葉植物屬于被子植物的演化支之一),與此琥珀中保存的“糞化石”中所含花粉類型一致。

                              對此,包童團隊經古植物學和孢粉學分析,證明此花粉是“三槽花粉”而非三溝型花粉,是屬于一類已滅絕的裸子植物Erdtmanithecales。三槽花粉也有三條“溝”,但其中一條較另外兩條更寬,不仔細觀察很容易將這種花粉誤認為是被子植物的花粉。

                              反駁

                              記者獲悉,《自然—植物》在收到包童質疑文章的同時,也聯系了被質疑文章的作者,邀請他們對質疑給予回復。該回復文章也在12月24日發表于《自然—植物》。

                              “我們研究的是短翅花甲科,不是瓢蟲科。前者是露尾甲總科;后者雜食,多為捕食性,是瓢蟲總科?!辈坛筷柛嬖V《中國科學報》,“質疑文章提到的實驗設計問題,我認為做控制實驗,需要拿同一類甲蟲來做?!?/p>

                              關于花粉鑒定問題,蔡晨陽表示:“我們的花粉類型和包童團隊2019年發表于《自然—植物》文章中提到的類型并無二致,這是經過花粉鑒定者確認過的,非典型三溝型花粉在滅絕琥珀花里或現代單子葉植物中都是存在的?!?/p>

                              “包童團隊研究的原始花蚤其實是短尾花蚤的同物異名?!辈坛筷柕热嗽谖恼轮蟹瘩g道,“我們不清楚為什么包童等人使用瓢蟲的花粉消化作為評估中生代短翅花甲蟲糞化石的基準,因為這兩個科不是直接的近親。前者主要是多食性蚜蟲取食者,后者是專性的花粉食者,而短翅花甲的花粉消化機制尚不清楚?!?/p>

                              反駁文章最后寫道:“新生粉花甲(被質疑文章發現的甲蟲)確實提供了甲蟲消耗被子植物花粉的最早直接飲食證據,標志著早期被子植物在白堊紀多樣化演化的一個重要轉變?!?/p>

                              “很難100%正確”

                              學術研究歡迎百家爭鳴。

                              南京古生物所研究員黃迪穎也是被質疑文章的作者之一。他告訴《中國科學報》:“古生物研究很難100%正確,因為充滿各種推測?!?/p>

                              近年來,南京古生物所中生代陸地生態系統研究中心的科研團隊系統收集和探究了大量緬甸琥珀昆蟲化石,初步揭示了“白堊紀陸地革命”以來(1.25億年前~8000萬年前),被子植物逐漸替代裸子植物主宰陸地過程中昆蟲與植物之間的傳粉關系。

                              黃迪穎等人2016年報道了在緬甸琥珀中發現的腹部保存有大量紫樹花粉的二疊嚙蟲,首次揭示了白堊紀中期昆蟲與高等被子植物的傳粉關系。蔡晨陽等人2018年在緬甸琥珀中發現了一類獨特的扁甲及其取食的蘇鐵(俗稱鐵樹,裸子植物)花粉,證明了甲蟲與蘇鐵之間傳粉關系的建立不晚于侏羅紀早期,遠早于被子植物及其傳粉者的起源和興盛。

                              那么,包童和蔡晨陽的研究到底誰對誰錯呢?

                              曾參與過相關研究的科研人員表示:“文中孢粉的鑒定,審稿人也表示他們忽略了蔡晨陽團隊使用的化石鑒定問題?!痹撗芯咳藛T表示,未來應該還會有新的研究結果問世。

                              相關論文信息:

                              https://doi.org/10.1038/s41477-021-01044-3

                              https://doi.org/10.1038/s41477-021-00893-2

                             ?。ㄔd于《中國科學報》 2021-12-28 第1版 要聞)
                            打印 責任編輯:閻芳

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