花蚤和花粉標本 中科院南京古生物所供圖

科技日報訊 (記者張曄)我們人類的大部分食物來自被子植物(開花植物),而90%以上的被子植物需要昆蟲授粉。如此重要的授粉行為是什么時候開始在地球上出現的呢?中國科學院南京地質古生物研究所科研人員在緬甸琥珀中,發現了1億年前攜帶大量花粉的花蚤科甲蟲,這是迄今最早的被子植物蟲媒傳粉直接證據。相關研究近日在線發表在《美國科學院院報》上。

被子植物(有花植物)是當今最繁盛的植物類群。化石記錄顯示被子植物在白堊紀中期突然大量出現。達爾文將這一“反常現象”稱為“討厭之謎”。許多被子植物通過昆蟲進行傳粉(蟲媒傳粉),從而促進基因流動,形成高度的多樣性。因此,昆蟲傳粉被認為是白堊紀中期被子植物大爆發的一個關鍵因素。盡管白堊紀中期昆蟲和被子植物的種類已經較為豐富,但此時期被子植物蟲媒傳粉的直接證據卻一直缺失。

中科院南京古生物所科研團隊在白堊紀中期(約1億年前)緬甸琥珀中發現的甲蟲定名為緬甸訪花花蚤,研究團隊利用高分辨率光學顯微鏡和顯微斷層掃描技術(顯微CT)對花蚤身體形態進行分析,獲得了高精度三維圖像。琥珀花蚤的身體側扁,并呈C形彎曲,后足極其發達適于跳躍。該體型非常適合在花冠上移動,從而高效地接觸并攜帶花粉。此外,該花蚤口器的下顎須末節膨大,用于收集和取食花粉顆粒。

研究團隊利用激光共聚焦顯微鏡和高倍光學顯微鏡的觀察,發現花蚤的腹部、鞘翅和身體附近保存了至少62枚花粉顆粒,并確定了這些花粉屬于典型的三溝型花粉。三溝型花粉指每個花粉顆粒上具三條輻射排列的溝,這也是真雙子葉植物的重要鑒定特征。

綜合一系列證據,他們確定這枚琥珀標本展現了白堊紀中期花蚤類甲蟲對被子植物的傳粉行為,并揭示了早期真雙子葉植物的蟲媒傳粉機制。

在此之前最早的被子植物昆蟲傳粉的直接證據是來自德國梅塞爾化石坑出土的蜜蜂及花粉化石(約4800萬年前)。因此,緬甸琥珀傳粉花蚤的研究將此紀錄提前了至少5000萬年,并提供了白堊紀唯一的,也是最早的被子植物蟲媒傳粉的直接證據。