高大威猛的恐龙当年也有被小小寄生虫侵扰的烦恼

来源:科技日报 2019-12-24 14:15:17

恩氏中生食毛虫的琥珀标本受访者供图

目前为止,两类重要的外寄生昆虫,即吸血的早期跳蚤(包括似蚤和刺龙蚤)、食毛的恩氏中生代食毛虫,在白垩纪都已经发现。加上螨虫,至少有3类外寄生物生活在恐龙的体表。

恐龙是曾经的地球霸主,但你或许不知道,高大威猛的恐龙当年也有被小小寄生虫侵扰的烦恼。

近日,首都师范大学生命科学学院研究团队在《自然·通讯》发表题为《白垩纪中期琥珀中取食恐龙羽毛的新昆虫》的论文。该研究发现带羽毛的恐龙身上寄生有一种与现代虱类似的昆虫。这种新发现的昆虫物种名为恩氏中生食毛虫,与部分受损的恐龙羽毛同时保存在有着约1亿年历史的琥珀中。

虱子这类昆虫到底是什么时候诞生的,是在恐龙时代还是更早?所有的恐龙身上都有体外寄生昆虫(寄生在体表的昆虫)吗?这些寄生昆虫对恐龙有什么危害?

1.65亿年以前已经出现了跳蚤

“科研人员很早就关注有关恐龙等脊椎动物的外寄生昆虫,大约在1970年前后,国外就有相关的化石标本报道,但这些化石标本虽然呈现出跳蚤的相似结构,但缺乏最重要的一个特征,就是没有保存适于吸血的刺吸式‘口针’结构,因此在学术界存在争议。”此次论文的第一作者、首都师范大学生命科学学院副教授高太平告诉科技日报记者。

2012年,首都师范大学教授任东及高太平团队发现了我国东北“燕辽生物群”侏罗纪时期的巨大跳蚤标本(巨大似蚤)。这些跳蚤有着很长的刺吸式口器,体长达到2.2厘米,高太平分析,巨大跳蚤的口针长度应该是与很厚的表皮层相适应,而同一地层发现的哺乳动物体型只有20厘米左右,不可能是巨大跳蚤的寄主,综合分析,这种巨大跳蚤应寄生在有羽恐龙和翼龙的身上。

2013年,该团队再次发现了一类具有演化过渡形态的跳蚤(刺龙蚤),体长大概在1厘米以下,与现生跳蚤的关系更为接近。“2014年我们通过一块因吸血而腹部膨大的白垩纪跳蚤化石,证实其单次吸血量为0.02毫升,至少是现生蚤类的15倍。”高太平说,“这些化石标本的年代都集中在1.65亿—1.25亿年前,材料也都来自我国的东北地层,但这些有关跳蚤演化的研究工作,全部是基于昆虫本身形态特征的分析,特别是刺吸式口器的结构特征,没有相应的羽毛化石。”

也就是说,由于中生代化石记录(2.5亿年前—6500万年前)存在空白,研究人员对昆虫取食羽毛行为的起源和演化一直不十分了解。此前,侏罗纪(2.01亿年前—1.45亿年前)和白垩纪(1.45亿年前—6600万年前)均发现过以血液为食的昆虫。虽然带羽毛的恐龙在此期间很常见,但以恐龙羽毛为食的昆虫之前从未有过报道。

有羽恐龙曾被外寄生昆虫困扰

更直接的证据出现在2015年。当年,西班牙的一个研究团队在距今约1亿年的缅甸琥珀中的羽毛上发现了一只寄生的螨虫。

高太平说,螨虫属于蜱螨类,不是昆虫,而且在石炭纪(3亿年前)的地层中就发现了螨虫寄生在昆虫体表的化石证据,而恐龙则大概在2亿年前开始繁盛,可见螨虫的寄生行为更加古老。在缅甸琥珀中也发现了大量螨虫寄生在甲虫身上的标本。

2017年,牛津大学研究团队在《自然·通讯》杂志上发表成果,在恐龙化石中发现了吸血蜱虫寄生。他们在一块琥珀内发现了被封印的翅状物,以及上面的寄生蜱虫。测年后显示,翅状物来自公元前9900万年,也就是白垩纪时期。由于无法和任何一种现行鸟类相匹配,专家认为该翅状物应来自恐龙。不过,由于DNA降解速度太快,科学家无法通过蜱虫体内“封印”的血渍来克隆这具恐龙的原型。这一发现将蜱虫的发现纪年前推到了白垩纪时期。

此次,高太平等中美科学家分析了两块约9900万年前缅甸北部克钦地区的琥珀化石。化石中保存着两根恐龙羽毛和10种类似虱子的小昆虫,其中一根羽毛甚至有被啃咬的迹象。

高太平说,琥珀里的昆虫似乎一直在以恐龙羽毛为食,其中一块琥珀化石中的羽毛上有4只昆虫,羽毛旁边还有5只,一只呈“用腿紧紧倒钩住羽毛”的姿势。羽毛有损坏的迹象,羽毛上有洞,这与昆虫对其的咀嚼一致。

“恐龙羽毛和鸟类羽毛差异很多,有很多这方面的研究。这次我们研究对象中的这两根羽毛分别为12.7毫米和13.6毫米长,且基本左右对称,根据已有研究成果,我们判定是恐龙羽毛。”高太平解释说。

简单来说,此次研究填补了食毛类昆虫早期起源和演化空白,这也是迄今为止世界上报道的最古老食毛类昆虫。首都师范大学客座教授史宗冈称,该研究是关于以羽毛为食的虱子或虱子类昆虫的最早记录。

恐龙灭绝后虫子们换个宿主继续快活

“目前为止,两类重要的外寄生昆虫,即吸血的早期跳蚤(包括似蚤和刺龙蚤)、食毛的恩氏中生代食毛虫,在白垩纪都已经发现。加上螨虫,至少有3类外寄生物生活在恐龙的体表。”高太平说,他们根据此次发现及已有研究分析,侏罗纪和白垩纪时期脊椎动物的繁盛,为外寄生昆虫提供了合适的宿主条件,跳蚤取食有羽恐龙的血液,食毛类咬食有羽恐龙的羽毛。

“这些中生代的霸主也是拿这些昆虫没有办法,做人难、做恐龙也不容易。”高太平说,更有意思的是,白垩纪晚期,恐龙灭绝了,而这些外寄生昆虫却轻易地转移了宿主,一直存活到现在,成为我们人类的烦恼。

那么是否只有带毛的恐龙备受寄生昆虫的困扰?“目前我们认为,在侏罗纪和白垩纪时期,随着有羽恐龙、鸟类、带毛哺乳动物的出现,昆虫的外寄生行为可能还是比较普遍的。就现有证据来看,早期的外寄生昆虫对宿主没有严格的专一性,应该带毛的恐龙都没有幸免。至于没有羽毛的恐龙,因为没有相关的研究证据,我们就不得而知了。”高太平说,“了解外寄生昆虫的起源时间和演化过程,以及和宿主之间的协同演化关系,可以让我们更好地认识外寄生昆虫对环境的适应机制,为外寄生昆虫的预防和治理提供理论基础。”(记者 操秀英)

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