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雄性蚊子也曾吸过血!中国科技帮助国外学者破案

发布者:点击量:发布时间:2023-12-05

雄性蚊子也曾吸过血!中国科技帮助国外学者破案

谁曾想到,人人喊打的吸血蚊子,已经在地球上存活了至少1亿多年。

已有的研究显示,雄性蚊子并不吸血,只有交配完成的雌性蚊子因为卵巢和受精卵的发育才吸血。12月4日,一篇发表于《当代生物学》(Current Biology)的封面文章推翻了上述结论。

在距今约1.3亿年前的早白垩世黎巴嫩琥珀中,论文作者、中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)研究员丹尼·阿扎(Dany Azar)发现了两枚最古老的蚊子化石,并利用科学仪器证明在蚊科演化的早期阶段,雄性的蚊子也是吸血的,进而揭示昆虫的早期吸血行为比想象的更为复杂。

蚊子如何吸血

鼠、蚊、蝇、蟑是生活中常见的四种病媒生物,俗称“四害”。蚊子因为吸食人类或动物的血液,并传播疾病而被列入其中,又被称为吸血昆虫。

蚊子为什么可以吸血呢?虽然蚊子体格纤小,但它总能在皮肤表面稳、准、狠地吃个饱。这是因为蚊子有尖利的“嘴”,又称口器。借助显微镜,研究人员发现蚊子的口器其实只是个保护性的外套,真正的利器是保护套里包裹着的6根比头发丝还细的针状物——1根食管(上唇),1根唾液管(舌),2根刺针(上腭),还有2根锯齿刀(下颚)。

显微镜下的相关观察研究显示,蚊子的口器刺入表皮时用的是一种互相配合的动态冲击姿势,两根“上颚”先刺破表皮,带有锋利微型锯齿的两根“下颚”紧跟着锯开皮肤。当“上颚”与“下颚”互相配合深入到表皮下血管丰富的区域时,紧接着登场的“上唇”立即卷曲成一个吸管将血液吸入体内。与此同时,“舌”将分泌的含有抗凝血作用的唾液注入人体,便于更快地吮吸血液。

研究还发现,蚊子唾液分泌的物质会引起被叮咬者过敏,表现为皮肤起包并发痒。如果蚊子体内携带某种病原体,也会随着唾液进入人体,使蚊子成为传播疾病的“帮凶”。

现如今,并不是所有蚊子都可以“行云流水”地完成这套的活儿。雄性公蚊子因为口器短小,并不能吸血为食,只有雌性蚊子可以做到。那么,历史上到底发生了什么,让雌性蚊子和雄性蚊子出现这般分化?

提前近3000万年

“吸血行为的演化过程一直很难研究,部分原因是相关的昆虫化石记录空白。”丹尼·阿扎介绍,现今的蚊科有超过3000种不同类型的蚊子,但人类对它们的起源和早期演化的了解却极为有限。

丹尼·阿扎领衔完成的这项研究主角是两枚采自黎巴嫩且保存了精美蚊子的琥珀化石。论文作者、南京古生物所研究员黄迪颖告诉《中国科学报》,“这两块化石发现了很长时间,丹尼·阿扎最初并没有被辨认出是什么。”

琥珀中雄蚊背面视图 受访者供图

去年,在黎巴嫩大学任教授的丹尼·阿扎重新观察这两块琥珀,发现了很有趣的地方,但进一步识别关键构造需要借助一些先进的仪器来实现,比如吸血式的口器,有助于进一步确定吸血的蚊子。

今年2月,丹尼·阿扎尔正式加入南京古生物所后,他利用南京古生物所的激光共聚焦显微镜、荧光显微镜等科学仪器,对两枚琥珀化石进行超微结构观察,并发现这两只蚊子是雄性蚊子,均保存了特有的刺吸式口器,包括呈三角形边缘具齿的下颚及延长的具有小齿构造的内颚叶等。

这些发现跟现今具有刺吸式口器用于吸血的雌性蚊子很相似,而如今的雄性蚊子的口器则大多退化,使其只能靠吸食花露为食。根据这两枚琥珀里的刺吸式口器,研究人员推测在1.3亿年前,雄性蚊子也是吸血为食。

谈及为什么雄性蚊子后来无法完成吸血,丹尼·阿扎表示,在白垩纪早期的蚊子都是吸血的,但吸血是危险的行为,所以在被子植物大量出现后,很多雄性蚊子改为取食富含高能量的花露。

此前,虽然分子生物学证据暗示,蚊科起源于更古老的侏罗纪,但关于蚊科最早的化石记录来自于距今约1亿年前的白垩纪中期。丹尼·阿扎介绍:“我们发现琥珀化石中的两只雄性蚊子距今约1.3亿年,将蚊子的化石记录提前了近3000万年。”

今年8月,丹尼·阿扎等人将论文投出,10月,论文被接受。“投稿很顺利,异议比较少,因为我们的研究非常扎实,成果也很重要。”黄迪颖说。

琥珀中雄蚊口器细节图 受访者供图

去中国做研究

“我们已经认识有20年了。”黄迪颖告诉记者,当年,丹尼·阿扎在法国巴黎自然博物馆从事博士后研究工作,自己则在法国里昂第一大学读博,因为合作而相识。

2018年,时任国际古昆虫学会主席的丹尼·阿扎委托黄迪颖创办国际古昆虫学会的官方刊物《古昆虫学》(Palaeoentomology),后来他们担任共同主编。

据了解,丹尼·阿扎专注琥珀生物群研究有20多年,目前已命名和建立新物种260余种、新属170个、新科22个,是世界范围内发表新物种数最多的古昆虫学者之一。

这些研究成果也跟黎巴嫩是重要的琥珀产地有很大关系。丹尼·阿扎先后寻访了近500处黎巴嫩琥珀产地,并在早白垩世黎巴嫩琥珀中发现目前已知最古老的社会性昆虫、最古老的蜱虫寄生行为、昆虫拟态行为和冈瓦纳大陆最早鸟化石证据。

尽管黎巴嫩琥珀资源丰富,但近年来动荡的局势对丹尼·阿扎的科研工作造成了严重的影响。他曾多次访问中国,并与南京古生物所研究团队开展野外考察和学术交流。

这也让丹尼·阿扎下定决心——去中国做科研。

“中国正将先进科技应用到古生物研究领域,这让人感到振奋。”丹尼·阿扎表示,“我希望未来广泛开展联合科考,侦破更多疑难案件。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.10.047

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早白垩世黎巴嫩琥珀蚊子化石的生态复原图 孙捷绘制

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