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2007-05-09 00:51:53| 人氣1,463| 回應2 | 上一篇 | 下一篇

[分享]琥珀裡的大發現︰昆蟲綱成立新的一目

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4500萬年前琥珀,改變了我們看待昆蟲世界的眼光,也恢復了我們對生命多樣性的敬畏。

撰文╱阿地斯(Joachim Adis)、宗波羅(Oliver Zompro)、夢波拉–哥亞哥色斯(Esther Moombolah–Goagoses)、馬賀斯(Eugene Marais)
翻譯/王道還,中央研究院史語所助理研究員

請想像你是第一個看見蝴蝶、甲蟲,或是胡蜂的人。請想像你看見一個廣闊的世界,裡面不只有從未發現過的生物物種、屬或科,而是連名字都還沒有的「目」(order)。250年前,林奈(Carl Linnaeus)必然有這種驚奇的感覺,那時他正在整理新近發現的動、植物,根據他發明的法則進行分類。也許加拿大昆蟲學家華克(E. M. Walker)在1914年也有這種感覺,那一年,他首次向學界描述了「蛩蠊目」(Grylloblattodea),昆蟲綱裡的「目」,因而達到30個。

雖然有待鑑定、命名的昆蟲物種,數量以百萬計(目前已經命名的昆蟲大約120萬種),不過大多數昆蟲學家認為,昆蟲綱裡「目」的總數就是這麼多了。近一世紀以來,我們假定每一種新發現的昆蟲,都屬於那30個基本的類別;對生物學家來說,自然世界不再像過去一般,廣闊而不馴。但是,2001年6月,筆者之一(宗波羅)收到一些琥珀,它們改變了我們看待昆蟲世界的方式,也恢復了我們對生命多樣性的敬畏。

凍結在時間之中
德國漢堡大學所收藏的琥珀塊,是在波羅的海附近發掘出來的。大約在4500萬年前,樹液在凝固的過程中,逮到了幾隻昆蟲幼蟲,牠們看起來與宗波羅過去見過的昆蟲,完全不同。【圖為神秘的化石:琥珀將這隻成年雄性昆蟲保存了不知幾百萬年。在發現這種昆蟲的故事中,這個化石是極為重要的線索。在過去這段時間裡,這種昆蟲已經演化了;今天的昆蟲前腿比較細,頭比較圓,不太像三角形。】

當時宗波羅正在馬克士普朗克湖泊學研究所(位於德國普隆)做博士論文研究。一個月之後,他訪問英國倫敦的國立自然史博物館,收藏品管理員馬歇爾給他看一個乾燥的昆蟲標本,那是1950年在坦尚尼亞發現的。牠分明是一隻成年雄性的屍體,但是沒有人看得出牠是何方神聖。宗波羅很快拍了幾張照片後,就回德國了。

幾天後,郵差送來了另一塊琥珀。這一塊是私人的收藏品,其中保存了某種成年雄性昆蟲的化石。宗波羅以顯微鏡檢查這隻昆蟲,很驚訝地發現,牠的外骨骼與他在倫敦見過的極為相 似。

現在宗波羅知道,他掌握了重要的線索。他把剛收到的琥珀化石拿給論 文指導 教授阿地斯看,阿地斯建議他到歐洲的幾個博物館裡,去找還沒鑑定出種屬的昆蟲標本,看看其中有沒有這種昆蟲。宗波羅找了一家又一家博物館,一個同樣的標本都沒找到。但是在德國柏林的自然史博物館,終於踏破鐵鞋無覓處:一個裝滿酒精的玻璃瓶裡,保存了一隻雌性成蟲的屍體,看起來與琥珀中的神秘昆蟲出奇地像。

宗波羅與阿地斯手上的兩個標本,一個是史前的,另一個是幾乎一個世紀前在納米比亞的土地上採集的,他們仔細研究了之後,興奮之情逐漸升起。乍看之下,這兩隻昆蟲的後腿強而有力,與蝗蟲很像,但是牠們沒有翅膀,大多數蝗蟲卻有(見上圖昆蟲)。牠們的前腳上佈滿了刺,與螳螂相似,螳螂就是以帶刺的前腳捕捉並抓緊獵物的,而且沒等到獵物死亡就開始大嚼了(見上圖昆蟲的前腳);但是,這些教人困惑的昆蟲,頭與後腳卻和螳螂的明顯不同。牠們的身體,俯視就像是素食的竹節蟲(見右圖),不過牠們的第二體節太短,與竹節蟲不同,而且牠們的腸裡有其他昆蟲的遺體,證明牠們是肉食的。(下

圖由左至右為竹節蟲、螳螂、蝗蟲)
這些都不是無足輕重的特徵,而與我們合作研究的克拉斯(Klaus-Dieter Klass)與克里斯登森(Niels P. Kristensen),在牠們的身體裡還發現了其他的新奇構造。由於牠們的身體形態與食性有這麼多與眾不同的重要特色,我們只花了幾個小時就達成明確的結論:這些昆蟲無法歸入昆蟲綱已知的任何一目。我們必須為牠們創造一個新的昆蟲目,與蒼蠅(雙翅目)、蜜蜂(膜翅目)、白蟻(等翅目)並列同一等級。

我們為這種昆蟲所擬的學名叫做「螳(虫脩)目」(Manto-phasmatodea),因為牠們長的怪異模樣,看起來就像是螳螂(螳螂目)與竹節蟲( ” 目)的混種。但是,我們叫牠們gladiaters(編註︰源自於同名電影「神鬼戰士」)已經習慣了,靈感來自於牠們可怕的模樣,以及若蟲體表的甲冑。(若蟲指不完全變態昆蟲的一種幼蟲階段,見右圖)

雖然我們懷疑螳(虫脩)與螳螂、竹節蟲有共同祖先,不過還得要做許多研究,才能確定螳 ” 在昆蟲演化系譜上的確切位置。為了達到這個目的,DNA分析已在2002年4月開始進行。

沙漠尋蟲

我們想回答的第一個問題是:既然螳(虫脩) ” 最近的標本是半個世紀前在坦尚尼亞採集到的,現在牠們還活在世上嗎?或是已經滅絕了?阿地斯

將螳(虫脩) 的照片以電子郵件寄給世界各地的昆蟲學家,請他們在自己的收藏標本中尋找相似的標本。

結果在英國里茲大學找到了一隻成蟲與兩隻若蟲,牠們是在1998~2000年間,於納米比亞的勃蘭德勃山(Brandberg Massif)採集的。筆者之一(馬賀斯)也找到了兩隻昆蟲,外觀與螳 ” 相符;其中一隻是馬賀斯自己1990年在納米比亞採集的,另一隻是2001年一位納米比亞學生採集的。

馬賀斯在德國的時候,與宗波羅、阿地斯草擬了計畫,準備到納米比亞,去尋找活生生的螳(虫脩)。2002年2月底,從五個國家來的10位科學家進入納米比沙漠,搜尋隊伍到達勃蘭德勃山(見左圖衛星照片中,右側隆起的山丘),那是一個圓形的島丘,就像是一個巨大的花崗岩突丘,高達1800公尺,矗立在埃龍戈省貧瘠的平原上。當地人叫它「火焰山」。勃蘭德勃山遺世而獨立,好幾種動物只有那裡才有。

3月初,宗波羅和其他昆蟲學家開始在一個為巨石環繞、地上滿是石子的高原上搜尋。納米比亞的分類學家艾立旭(John Irish)以手杖擊打地上的草叢,分辨跑出來的昆蟲。過了幾個小時以後,艾立旭蹲下身子,仔細觀察他手裡的東西。

他說︰「我想我幫你找到了,宗波羅。」他的手掌上有隻很小的若蟲,那是一隻螳(虫脩),正值生命的第二階段。那天傍晚,另一位隊員也找到了四隻若蟲。我們極為興奮,簡直按捺不住。4500萬年來,生命鏈上的這一環仍然完整無缺,而科學界居然對它一無所知!

那天晚上,這群科學家躺上床,星空出奇地燦爛,尤其是南十字星座;一隻花豹小心翼翼地在營地周圍窺伺。但是,有些人心裡仍然盤據著關於螳 ” 的無解問題。牠們吃什麼維生?牠們如何找到水?牠們如何避過雨季的暴洪,以及每天達25℃ 的溫差?為了回答這些問題,我們必須觀察螳 ” 生活史中每個階段的行為。

隊員都想到勃蘭德勃山其他地方以及附近山區搜尋,但是天公不作美,以致我們無法很快下山。由於氣溫超過44℃ ,因此由陡坡攀爬下山非常費力。三不五時就降下的傾盆大雨,使潺潺小溪變成奪命湍流,不過這雨水也將黃、灰、棕色的地表轉變成一片綠色植被。

到了3月中旬,宗波羅與同伴進入鄰近的山區。在一個夜裡,他們用網子捕捉到另一個螳(虫脩)物種;這個新成立的螳(虫脩)目裡,我們已經鑑定出四個物種了。第二天,宗波羅在野外第一次觀察到這種昆蟲的行為。
生活起居

我們捉到12隻活的螳(虫脩) ,帶回德國,以便研究牠們的生物學。雖然研究的進展很快,但是到目前為止,我們對於這種新昆蟲,知道得還不夠多。

在山上,我們看見螳(虫脩)白天躲在草叢、岩縫中。牠們有很好的保護色,身體融入周遭的植物與岩石背景中,難以辨識。到了夜裡,牠們會出來獵食。

螳 ” 是肉食動物,牠們吃各種不同的其他昆蟲,有些獵物的體型與牠們一樣大。在野外,我們看見牠們獵食小蛾、衣魚和蟑螂。而在實驗室裡,牠們似乎比較喜歡吃活的蒼蠅與蟋蟀。牠們也很喜歡吃死掉的麵包蟲。

對小型獵物,螳(虫脩) 以強有力的前腳將牠夾得無法動彈。遇上體型大的獵物,牠們也會動用中腳(肉食的蝗蟲也使用四腳狩獵技術)。對付大型的蒼蠅,牠會從頸部下口,然後再從頭部把蒼蠅囫圇吞下。牠們會將獵物全都吃了,只剩下翅膀與腳。我們看過年輕的螳 ” ,因為受傷,而給其他的螳 ” 吃掉。

螳 ” 的若蟲發育得很快,在成熟前會蛻皮好幾次。牠們的生活史似乎 是針對短暫雨季的適應,像在勃蘭德勃山,雨季只有幾個月。現在我們還不知道,雌螳 ” 在野外將卵產在什麼地方。【右圖為雄性蟲跳到雌蟲背上交配,繁殖後代。雄性的西風螳 ” (Mantophasma zephyra)有兩種體色不同的雌性可以挑選:綠色與淡棕色的。】

在昆蟲裡發現一個新的目,實在出人意料,許多昆蟲學家都很驚訝。有些人立即檢查自家的收藏,想找出更多的標本。最近在南非的博物館就找到了29隻,新的田野調查也發現,南非的西開普省有許多螳 ” 。

我們研究螳 ” 的行為、生活史與生殖方式,很快就得到其他研究團隊的協助。義大利西恩納大學的達萊,正在研究螳 ” 精子的形狀與構造。美國楊百翰大學的懷丁與英國里茲大學的巴特林領導的團隊,正在分析螳 ” 的DNA。到了2002年底,也許這些實驗可以讓我們對螳 ” 目在昆蟲綱族譜中的位置,有比較清楚的概念;昆蟲可是地球生命史上分佈最廣、也分枝最繁的生物。

世上有個前所未知、新的昆蟲目存在,博物館裡早就有證據了,可是幾十年都沒人注意,要不是一次偶然的邂逅(以及一個機警的學生)使證據鬥合,不知道還要多久才有人發現。這個故事令我們不禁懷疑:世上還有新的昆蟲目,正等待我們發現嗎?對我們這些喜愛昆蟲的人來說,這個念頭立刻使自然世界變得比我們過去想像得更廣闊、更不馴。【意猶未盡嗎?欲閱讀完整全文,請參閱《科學人》雜誌2003年1月號「琥珀裡的戰士蟲」一文。】
【延伸閱讀】

發現這隻蟲的博士研究生宗波羅,自己製作了一個網站來介紹這個新的目,也收集了宗波羅其他的研究文章。
南非開普敦的Iziko博物館有一篇非常詳盡的介紹,還有許多彩色照片,值得一讀。

p/s:以上圖文出自《科學人》雜誌2003年1月號

台長: 昆羅爾
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asim
增廣見聞
2007-05-17 23:16:00
昆羅爾
是啊  因為我們的所知仍有限
搞不好這世界有很多我們不知道的東西
如超人,假面,怪獸,超能力~~(呵呵)
2007-05-18 21:55:24
是 (若未登入"個人新聞台帳號"則看不到回覆唷!)
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