蝴蝶“炫彩華服”如何起源演化？中國學者發現9900萬年前化石證據

　　中新社北京8月23日電 (記者 孫自法)鱗翅目昆蟲的蝴蝶與蛾子陽光下在草叢間翩翩起舞，它們翅上絢麗的五顏六色圖案特別醒目。蝴蝶和蛾子這身“炫彩華服”是怎麼來的?不僅引發普通人的好奇心，也是生物學家們長期關注和聚焦研究的一項課題。

　　蝴蝶和飛蛾翅上驚人的顏色和圖案。(A)蜂鳥鷹蛾;(B)黑脈金斑蝶;(C)娜袖蝶;(D)貓頭鷹蝶。首都師範大學 供圖

　　首都師範大學昆蟲演化教育部創新團隊最新研究發現保存在白堊紀中期(約9900萬年前)緬甸琥珀中的兼翅總目昆蟲化石，並建立兼翅總目昆蟲演化的兩個新屬種。在此基礎上，研究團隊通過蒐集整理大量長翅部昆蟲的形態學數據進行系統發育分析，研究結果打破了以往教科書上及傳統的認知，證實具有鱗片並不是鱗翅目的獨有特徵，而是飄翅目、鱗翅目和毛翅目的共有衍生特徵。

　　這項幫助人們厘清蝴蝶與蛾子美翅起源演化之謎的重要研究成果論文，北京時間8月22日夜間，在《細胞》出版集團旗下專業學術期刊《當代生物學》以“飛蛾和蝴蝶出現之前翅上鱗片的早期演化”為題線上發表。

　　兼翅總目不同目的標本及鱗片。A-C化蝶科;D-F大聖飄蛾;G-H小翅蛾科。首都師範大學 供圖

　　論文通訊作者、首都師範大學任東教授介紹説，鱗片廣泛存在於各個類群的動物中，包括脊椎動物中的魚類、蜥蜴及穿山甲等，以及無脊椎動物的多個昆蟲類群，特別是蝴蝶和蛾子，其翅上和身體上都覆蓋著密集的鱗片，鱗片的細微結構對光線造成折射和衍射，使得很多蝴蝶和蛾子的翅呈現驚人的圖案和美麗的顏色，蝴蝶和蛾子組成的類群也因此被稱為鱗翅目。鱗翅目的姐妹群毛翅目(俗稱石蛾)的個別現生物種也具有鱗片，但這些物種大多為零散分佈于毛翅目的衍生類群，更可能是獨立演化而來。因此，鱗片此前通常被認為是鱗翅目的獨有特徵。

　　任東指出，近年來發現，鱗翅目和毛翅目的祖先類群，已經滅絕的飄翅目也具有鱗片，但其特徵與現生鱗翅目和毛翅目的鱗片存在差異。這就存在一些問題：具有鱗片是否還是鱗翅目的獨徵?鱗翅目與飄翅目的鱗片是否具有演化上的延續性?如果是的話，原始的毛翅目是否也具有類似的鱗片?由於鱗片細微且具有拒水性而難以保存成化石，兼翅總目的鱗片的起源和早期演化的問題一直撲朔迷離。

　　本次研究中，研究團隊發現兩枚保存在約9900萬年前白堊紀中期緬甸琥珀中的兼翅總目昆蟲化石，根據其形態特徵分別建立毛翅目一新科化蝶科，包含一新屬種似竹化蝶石蛾，以及飄翅目飄蛾科下一新種大聖飄蛾。

　　論文第一作者、首都師範大學博士研究生王佳佳表示，化蝶科的鱗片具有和飄翅目的鱗片相似的形態結構，包括鱗片細長型、小而窄、縱脊的數量較少、缺乏橫脊和斜脊組成的魚骨狀結構等。這些相似性暗示它們之間很可能具有演化上的關係。不過，要驗證這一觀點，必須確認這兩個類群在兼翅總目演化歷史上的位置。

　　兼翅總目系統演化的簡化版，圖示鱗片的關鍵特徵在飄翅目，化蝶科和原始鱗翅目關鍵特徵的變化。首都師範大學 供圖

　　她説，為此，研究團隊進一步蒐集整理大量長翅部昆蟲的形態學數據，選擇長翅部的14個化石類群和59現生類群，並使用174個形態特徵進行系統發育分析。這也是學界首次將兼翅總目的化石類群加入系統發育分析，結果顯示，飄翅目較鱗翅目和毛翅目更為原始，三者共同組成一單係群，化蝶石蛾科為最原始的毛翅目類群。結合鱗片形態的相似性和系統發育結果，此次研究確證化蝶石蛾科的鱗片傳承自飄翅目，具有鱗片是飄翅目、鱗翅目和毛翅目的共有衍生特徵。這一結果也打破了以往教科書上及傳統的認知，證實具有鱗片並不是鱗翅目的獨有特徵。

　　研究團隊總結認為，早在鱗翅目出現之前，原始鱗片就已經在基幹的兼翅總目昆蟲身上出現了，只是在兩個類群後來的演化中，鱗片在毛翅目次生丟失，而鱗翅目的蛾子和蝴蝶在進化過程中鱗片則變得更加複雜，鱗片結構反光色結合色素色，也就構成它們如今一身驚艷的“炫彩華服”。(完)