生命科學

追尋昆蟲失落的年代

缺失許久的昆蟲化石記錄,潛藏昆蟲翅膀起源的線索。

撰文/喬爾(Lucas Joel)
翻譯/林慧珍

生命科學

追尋昆蟲失落的年代

缺失許久的昆蟲化石記錄,潛藏昆蟲翅膀起源的線索。

撰文/喬爾(Lucas Joel)
翻譯/林慧珍

翅膀現形:在立陶宛波羅的海琥珀裡的史前昆蟲


昆蟲無所不在,在空中、在地上、在土裡,有時還出現在你家和食物中。然而科學界完全沒有發現任何介於3億8500萬~3億2500萬年前的昆蟲化石。已知最早的昆蟲化石是一隻沒有翅膀的生物,看起來像蠹魚(silverfish),年代約在3億8500萬年前,但是在接下來的6000萬年間,連一隻蜻蜓、蚱蜢或蟑螂之類的化石都沒有。


人們能夠想到的每一處陸地棲地,現在幾乎都有昆蟲的蹤跡,因此長久以來,這個所謂的「六足動物化石缺口」一直困擾著古生物學家。有個假設是,此時期的氧氣濃度低到足以導致生物窒息,因此昆蟲多樣性無法提高,直到生命所需的氧氣濃度增加時,昆蟲才能大量繁殖。


但是,在科學家進一步了解大氣含氧量之後,這個假設受到質疑。美國史丹佛大學的古昆蟲學家夏查特(Sandra Schachat)解釋,他們在最近一項研究中,模擬了化石缺口期間六足動物能從大氣中獲得氧氣的情況,結果顯示,當時大氣中的氧氣較過去想像高得多。這項由夏查特主持的研究發表在今年1月的《倫敦皇家學會會報B》。


夏查特的發現與較早期研究有所差異,原因在於她的團隊採用最新的大氣數據,現在研究人員能夠透過花費低廉且有效率的方式蒐集這些資料。英國布里斯托大學的古生物學家費南德茲(Jesus Lozano Fernandez)沒有參與這項研究,他評論:「如果這些結果確實為真,我們就可以排除氧氣濃度太低的可能性。」


夏查特團隊仔細檢視一個古生物學公共資料庫中的化石資訊,發現在化石缺口之後出現的許多昆蟲化石都有個特點:具有翅膀。這可能是造成六足動物的多樣性大幅成長的關鍵性狀:有翅膀的昆蟲能迅速擺脫掠食者,並得以攝食過去沒有翅膀時無法企及的食物,例如樹葉和其他昆蟲。


夏查特說:「這個化石缺口只是陸棲昆蟲種類稀少這一長段空窗期的尾端而已,而昆蟲種類稀少是因為當時昆蟲尚未演化出翅膀。」


目前還困擾著夏查特的謎團,是昆蟲翅膀究竟如何演化而來?在化石缺口之後最早出現的飛行昆蟲似乎已相當多樣化,她說:「我們從化石記錄中找出兩種最先有翅膀的昆蟲,牠們的差異簡直超乎想像。」這麼看來,昆蟲翅膀必然起源於化石缺口期間,或許在某個地方還埋藏著尚未發現的化石,能夠解釋昆蟲如何成為第一批飛上青天的動物。


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