南古所研究团队:最早的飞蛾是“土豪金”

2018年04月12日07:12  来源:现代快报
 
原标题:穿越近2亿年,最早的飞蛾是“土豪金”

已知最古老昆虫——一只侏罗纪早期的飞蛾,经复原颜色是金黄色

在显微镜下,蝴蝶、蛾类的翅膀上整齐排列着成千上万个细小鳞片  南京地质古生物研究所供图

在距今约2亿年前的侏罗纪时期,恐龙诞生初期,那时的昆虫是什么颜色?4月12日,美国《科学》(Science)杂志子刊《科学进展》(Science Advances)在线发表了一篇研究成果,来自中国科学院南京地质古生物研究所的科学家们和德国、英国的科学家通过对昆虫化石中结构色的研究,揭示出2亿年前昆虫的“真实颜色”,为黑白的远古时代赋予色彩。

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研究揭示已知最早昆虫的真实颜色

4月11日,现代快报记者在南京地质古生物研究所见到了参与这项研究的中国科研团队——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”。

据了解,研究团队利用新的分析技术,对英国、德国、哈萨克斯坦和中国的侏罗纪蛾类标本,以及白垩纪缅甸琥珀中飘翅目昆虫进行了系统调查,发现了结构色的确切证据。证据表明,侏罗纪早期(约1.95亿年前)的蛾类可以产生金黄色的结构色。

记者了解到,这一研究成果不仅揭示出已知最早昆虫的真实颜色,也揭示了最古老的昆虫结构色。本次穿越1.95亿年的研究记录,相比此前的相关研究,提前了至少1.3亿年。

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飞蛾翅膀竟藏有成千上万枚鳞片

翻开古生物复原图,上面的生物大多被描绘得色彩斑斓,其实这些颜色大多是想象加工出的。南京地质古生物研究所研究员王博告诉现代快报记者,自然界中的颜色以两种方式存在,色素色和结构色。“花朵、衣服上的颜色就是色素色,变成化石后,这些色素成分就丢失了,因此这种色素色很难在化石中保存。而结构色不同,它来自微结构对光波的反射、折射,而这种结构被永久保存在一些化石中。”

王博介绍,结构色是自然界中最常见的颜色,包括鸟类身上的羽毛、甲虫等其他昆虫壳的颜色,这次主要观察的鳞翅目昆虫,呈现的就是结构色。

鳞翅目包括人们最熟悉的蝴蝶、蛾类,在显微镜下,它们的翅膀上整齐排列着成千上万个细小鳞片,一个鳞片大小仅有几十微米。“如果将蝴蝶翅膀上的鳞片都刮去,那它的翅膀就是透明的了。在鳞片的基础上继续放大,我们可以看到鳞片上纳米级的微结构,结构色就是由它们产生的。”

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为寻找纳米级的微结构,观察了500多件标本

现代快报记者了解到,为了寻找这些纳米级的微结构,王博等人花了3年时间,观察了500多件昆虫标本。“国内的、美国的、欧洲的我们都看了,前期看的大部分标本上都没有保存下精细结构。”就在一筹莫展时,王博他们惊奇地发现,在英国伦敦自然历史博物馆里的一块侏罗纪早期蛾类标本的表面保存了鳞片等微结构。

这块化石距今约1.95亿年,化石上有着已知最早的昆虫——一只侏罗纪早期的飞蛾。

王博告诉记者:“这块标本保存得并不完好,只能依稀看见一个翅膀的轮廓。标本从发现至今已有上百年历史,先前也被报道、研究过,但其中的鳞片结构却一直被忽视。”

王博指着照片介绍道,虽然从毫米尺度上来讲,这枚化石保存的形态很差,但从纳米、微米尺度来讲保存非常好。记者发现,放大的翅膀鳞片上有着一条条“沟壑”。

随后,在德国柏林洪堡大学博物馆里的一件1.8亿年前的压痕化石,以及一枚哈萨克斯坦化石标本上,王博和研究团队成员也观察到了这种保存完好的纳米级的微结构。

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鸟类、植物、昆虫……未来更多远古生物将被赋予色彩

化石上的颜色都看不见了,找到这些微小的结构后,又如何赋予它们色彩?王博说,经过对比发现,这些化石上的微细结构和现生小翅蛾标本的结构几乎完全相同。基于此,他们建立光学模型,放入光学模拟软件,模拟用不同的光,从不同角度照射的状态。“最终我们计算出产生结构色的波长范围在600纳米之间,这对应的就是金黄的颜色。”

王博表示,这次研究对于复原远古动物和植物的结构色有重大意义。“很多昆虫、植物、鸟类羽毛的颜色都属于结构色。在仿生、军事应用中,结构色也能提供借鉴意义。”

此外,王博他们通过观察一块1亿多年前缅甸的飘翅目昆虫琥珀还发现,融合型鳞片是最原始的类型,打破了“先前经典的发育生物学理论认为镂空型鳞片是最原始状态”的观点。本次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,为复原远古动物和植物的结构色打开了新的窗口。

(责编:耿志超、张鑫)

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