【科学驿站】争辩:谁才是地球上最早的“采花大盗”?

来源:金羊网 作者:李钢 发表时间:2022-01-12 20:58
金羊网  作者:李钢  2022-01-12
一系列证据很好地支持了对中早期短翅花甲是中生代被子植物传粉者这一结论的质疑。

文/羊城晚报全媒体记者 李钢 

图/受访者提供

很多被子植物(有花植物)通过蜜蜂、蝴蝶等昆虫进行传粉,这已经是科学常识。但是,地球上最早的“采花大盗”究竟是谁?近期却在科学界里引起了一场争论。2019年,中山大学生态学院科研团队曾经发现直接证据,证实了白垩纪甲虫为早期被子植物传粉者的猜想。2020年,英国团队提出了短翅花甲为被子植物传粉的观点。近日,中山大学团队在《自然》杂志子刊(Nature Plants)上发表文章,通过实验依据否定了国外团队在2020年提出的短翅花甲之说。

被子植物(有花植物)是当今最繁盛的植物类群,在陆地生态系统中占据了主导地位。有化石记录显示,被子植物在白垩纪中期(白垩纪开始于1.45亿年前,结束于6600万年前)突然大量出现。达尔文认为, 一切类群都应该有一个从少到多的发展过程,他将这一“反常现象”称为“讨厌之谜”。由于许多被子植物是通过昆虫进行传粉(虫媒传粉),从而促进基因流动,形成高度的多样性。因此,昆虫传粉被认为是白垩纪中期被子植物大爆发的一个关键因素。

甲虫是自然界种类最多、分布广泛、适应性强的一类昆虫,有着漫长的演化历史,因而常被认为是是被子植物最早的传粉者,其中学者们猜想白垩纪甲虫是早期被子植物的传粉者。2019年,中山大学生态学院包童助理教授在白垩纪中期缅甸琥珀(约1亿年前)中首次发现了被子植物经甲虫(原始花蚤)进行传粉的直接证据。该研究结果证实了许久以来学者们关于白垩纪甲虫是早期被子植物传粉者的猜想,填补了早期被子植物虫媒授粉证据的空白。

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白垩纪花蚤科甲虫传粉复原图

2020年,德国、美国等联合团队从缅甸琥珀中首次报道了短翅花甲为被子植物传粉的证据。随后,来自英国布里斯托大学的研究团队基于疑似的粪化石再次报道了短翅花甲为被子植物传粉的观点,并将其作为白垩纪中期甲虫访花传粉并且直接取食被子植物花粉的证据。

这一新结论受到了同行的质疑。近日,中山大学生态学院包童助理教授联合德国、奥地利、英国、冰岛等国的学者在《自然》子刊Nature Plants发表文章,对英国团队在该期刊发表的关于白垩纪被子植物昆虫传粉机制的论文提出了新认识。

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包童

据包童介绍,通过化石来验证甲虫传粉具有一定的不确定性,原因是大多数结论是基于化石中的甲虫是否有适于传粉的形态特征,或是与以花粉为食的现生类型来进行推断。对方的论文对一枚白垩纪缅甸琥珀标本中的内容物化石进行了分析,得出了早期短翅花甲是中生代被子植物传粉者的结论。然而,包童团队根据文中描述和结论,重新设计了现生昆虫学和孢粉学实验,结合理论分析与实验数据,指出了其论文中存在的三个主要问题:

1、“粪化石”尺寸明显超出甲虫消化道可能容积。其论文指出其研究琥珀标本中包含短翅花甲化石、疑似的“粪化石” 和若干 “被子植物花粉” 颗粒。包童团队经细致现生昆虫生理学分析,认为此 “粪化石” 的尺寸明显超出了甲虫消化道的可能容积,因此难以确认其与该短翅花甲科甲虫之间的关系。

2、“粪化石”并未体现昆虫分辨特有的膜状结构。包童团队指出,以甲虫为代表的很多昆虫类群,其取食的花粉经消化道排出体外时,花粉结构会有一定的挤压和变形或破损,昆虫粪便表面会有膜状结构保留 。对方研究中所示 “粪化石” 均无体现上述特征。

3、“粪化石”所含花粉并非是被子植物花粉。对方论文中指出该琥珀标本中保存有聚集的 “被子植物” 花粉,与此琥珀中保存的 “粪化石” 中所含花粉类型一致。包童团队经古植物学和孢粉学分析,证明此花粉并非被子植物花粉,而是属于某一类已灭绝的裸子植物。

包童认为,以上一系列证据很好地支持了对中早期短翅花甲是中生代被子植物传粉者这一结论的质疑。

据介绍,包童团队的质疑文章发表于《自然》期刊开办的特别专栏《Matters Arising》中,该专栏的评论文章都是对已经在《自然》发表的论文提出学术性质疑,文章通过了更为严格谨慎的同行评审过程,其中经过了被质疑文章作者的多次辩驳以及三位独立评审人的通过。

编辑:木青
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