東特提斯發現白堊紀有花植物的昆蟲傳粉證據
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。
第二次青藏科考任務七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”的王博研究員課題組、李建國研究員和美國David Dilcher教授合作，在白堊紀中期（約1億年前）緬甸琥珀中發現了真雙子葉植物經花蚤科甲蟲進行傳粉的直接證據。該研究結果證實了許久以來學者們關于白堊紀甲蟲是早期被子植物傳粉者的猜想，填補了早期被子植物蟲媒授粉證據的空白，為解答達爾文的“討厭之謎”提供了一個關鍵證據。相關研究成果于2019年11月11日在線發表于《美國科學院院報》（PNAS）上。
該研究報道了緬甸琥珀中一個身體攜帶大量花粉的花蚤科甲蟲，定名為緬甸訪花花蚤（Angimordella burmitina）。該枚化石右側被密集小氣泡遮擋，只有左側特征可被觀察。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型彎曲，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。
研究團隊對琥珀標本精細打磨處理后，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。琥珀中這些花粉個體較大，表面有復雜紋飾，部分顆粒形成花粉團，揭示了早期被子植物蟲媒花的花粉特征。
綜合花蚤身體構型、口器形態、體毛特征、花粉形態等一系列證據，本研究確定此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記錄提前了至少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。
甲蟲是現今自然界中物種最豐富的昆蟲類群，真雙子葉植物也占據被子植物中的主體。甲蟲等昆蟲對真雙子葉植物的傳粉行為是維持現今陸地生態系統和人類農業生產正常運轉的基礎。該研究提供的證據表明真雙子葉植物的蟲媒傳粉機制已經于1億年前出現。本研究也進一步表明白堊紀中期東特提斯的熱帶地區很可能是被子植物起源和分化的中心。
第二次青藏高原綜合科學考察研究是本論文的第一資助。
論文信息：Bao Tong, Wang Bo, Li Jianguo, Dilcher D. (2019) Pollination of Cretaceous flowers. PNAS.
文章鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/11/05/1916186116
圖1. 花蚤和花粉標本照片
圖2. 花蚤照片
圖3. 花蚤傳粉復原圖