「土豪金」才是2億年前蛾類昆蟲最真實的色彩。

咳咳咳,作為一個嚴肅的科學媒體,我們的這個標題,其實是很嚴肅的。

因為,我們有證據。

那是2億年前的侏羅紀。一個夏日的午後,在湖邊的樹林裡,陽光穿過一棵棵聳入天際的松柏樹,灑下一束束溫暖的光線。

一隻雄蛾悠閒地扇動著「土豪金」般的薄翼。一縷陽光射下,那金色的雙翼,顯得尤為絢麗。牠覺得此時的自己,是全世界最帥的。然而剎那間,「土豪金」被樹枝上另一道柔美的金光吸引住了。

遠古蛾類的生態復原圖。繪圖:楊定華

枝頭,一隻長著淺金色珠光薄翼的雌蛾,目似暝、意暇甚。確認過眼神後,「土豪金」緩緩落於淺金色雌蛾對面,暗自得意:「邂逅相遇,適我願兮」。

(此處省略300字)

然而,浪漫的結束,往往是殘酷的現實。完成「蛾」生重任的「土豪金」,抵不住體能的消耗,直直地掉下樹枝,跌入湖中。

正是這個湖,改變了「土豪金」的命運—— 湖底的淤泥裹住了土豪金 的薄翼,成為化石,永久地保存了下來

轉眼2億年過去了。

1985年,科學家發現了這只暗灰色的蛾類昆蟲的翅膀化石。牠被命名為Archaeolepis mane,存入英國自然歷史博物館的標本盒內,成為全球最古老的蛾類化石[1]。而這,只是故事的開始。

這是目前全世界最古老的蛾類標本:牠的身體早已爛掉,我們可以看到牠的翅膀,左邊是翅尖,右邊為翅膀的基部。古生物學家正是基於這個翅膀建立了Archaeolepis mane這個種。圖片來源:中國科學院南京地質古生物研究所

又過了30年,中國科學院南京地質古生物研究所「現代陸地生態系統起源與早期演化研究團隊」的科學家們,通過對該標本的結構色的研究,讓這只灰暗的翅膀,「金光重現」 [2]

兩億年前的「土豪金」又回來了!

這也意味著,化石中保存的最早的蛾類昆蟲的顏色,不再靠科學家們的想像,而是有了自己真實的「彩色照片」。

遠古蛾類的生態復原圖。繪圖:楊定華

昆蟲,是地球上物種數量最多的生物,有著極其豐富的顏色。這些顏色大部分都是光線照射在蟲體表面的微觀結構上產生折射、衍射及乾擾而形成的。用專業術語來講,這種顏色叫做「結構色 」。我們看到的蛾類、蝴蝶的顏色大多就都是這種結構色。

結構色原理示意圖,陽光通過複雜的折射、衍射等,最終呈現出特殊的顏色。圖片來源:AskNature.org | 製圖:Emily Harrington
像蜂鳥這樣的鳥類和甲蟲類昆蟲所呈現出的顏色也是結構色。圖片來源:左圖蜂鳥來自wikipedia | 攝影:Finca Lerida(左);Janet Graham(右)

蛾類和蝴蝶都屬於鱗翅目昆蟲。而所謂的鱗翅目昆蟲就是在牠們的翅膀上有一層鱗片,而這些鱗片具有極其精巧的顯微立體結構,可以產生各種結構色。例如下圖中,你所看到的蝴蝶、飛蛾身上美妙的色彩,都是牠們身上的「粉末」產生的結構色,而這些「粉末」便是鱗片。

現生的蝴蝶與飛蛾翅膀上的「粉末」其實就是產生了色彩的鱗片。圖片來源: Sharp Photography(左);Fir0002 | Flagstaffoto(右)

但是,長期以來,學界對昆蟲化石鱗片的光學結構知之甚少,2016年起,中國科學院南京地質古生物研究所的博士生張青青、博士後任笑吟,在王博研究員和張海春研究員的指導下,用各種顯微鏡,系統觀察了國內外千餘件侏羅紀和白堊紀時期的標本。

最終,在英國、哈薩克以及德國的三塊化石標本中,研究人員發現了仍然保持著細微結構的鱗片,重建了鱗片細微結構的立體光學模型,並利用光學模擬軟體和大量電腦運算還原出了這些化石蛾類活著時候的顏色。

圖中每一排是不同放大倍數下的同一個蛾類化石標本。第一排(AC)為英國化石標本;第二排(DF)為哈薩克化石標本;第三排(GI)為德國化石標本。每排最左邊是光學顯微鏡下的照片,右邊兩張是在掃描電鏡下,不同放大倍數的鱗片照片。圖片來源:中國科學院南京地質古生物研究所

綜合證據表明,侏羅紀早期(約1.95 億年前)蛾類的翅膀鱗片已經具有較複雜的光學結構,與現在的小翅蛾非常類似,可以產生金黃色的結構色

現生的小翅蛾,標本來自澳洲。圖片來源:圖片來源:中國科學院南京地質古生物研究所

這不僅是已知最早的蛾類昆蟲的真實顏色,也是最古老的蛾類昆蟲的結構色。這個發現將蛾類昆蟲具有顏色的記錄提前了至少1.3 億年

或許你曾見過遠古蛾類昆蟲色彩斑斕、栩栩如生的復原圖或者復原標本,但其實,那些顏色有很多都是繪者自己的想像。此次研究,則讓這些遠古的蛾類昆蟲,有了自己最真實色彩的照片。

同時,研究也證實了,奈米級的光學結構可以保存中生代的琥珀、壓痕以及印模化石標本中。這為復原遠古動植物的結構色打開了新的窗口。

下一個恢復真實色彩的,會是哪種化石生物呢?讓我們拭目以待。

 

撰文:盛捷 陳孝政 王博

編輯:明天

參考資料:

  1. Whalley P. E., 1985, The systematics and palaeogeography of the Lower Jurassic insects of Dorset, England. Bull. Br. Mus. (Nat. Hist. Geol.) 39, 107–189.
  2. Zhang Qingqing, Mey W., Ansorge J., Starkey TA, McDonald LT, McNamara ME, Jarzembowski EA, Wichard W., Kelly R., Ren Xiaoying, Chen Jun, Zhang Haichun, Wang Bo*, 2018, Fossil scales illuminate the early evolution of lepidopterans and structural colors, Science Advances, 4: e1700988. doi:10.1126/sciadv.1700988.

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