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角蟬的偽裝物衍伸自古老的翅膀

角蟬是擬態的大師。在牠們背上這些小小的、奇形怪狀的附屬物稱為盔,模擬成各種種子、尖刺、毛蟲糞便,甚至能偽裝成螞蟻的樣子。發育生物學家們追溯盔的起源時,發現這些角蟬們做到了其他昆蟲在這三億年來未達到的事:第三組翅膀,如今經過重重的修飾形成了盔。

任職於希臘伊拉克里歐的分子生物及生物科技研究所,演化發育學家Michalis Averof並沒有參與此項研究,而他表示「由原有的發育系統中修飾衍生出全新的器官,真是個演化如何作用的好例子。」

盔正好由頭部後方的第一節胸部開始延伸。有段很長的時間,昆蟲學家們一直認為盔是胸節外骨骼的延伸物 (稱為前胸背板)。盔也有像翅膀般的脈絡,這使得一位1950年代的研究員提出盔其實是修飾過後的翅膀的假說,但昆蟲學家們認為這個假說無法得出確切結論,因此反駁了他的想法。而後當一位業餘昆蟲學家朋友抱怨當他試著捏住盔來捕捉角蟬時,常常使盔受傷或破損,這促使了Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme開始了第二個想法。Prud’homme認為「大家都不認為昆蟲能夠承受失去一部份胸節的後果,就算是為了逃命也一樣。」

這兩位發育生物學家來自法國的Marseilles-Luminy發育生物學研究中心,他們的同事仔細檢視了五種角蟬的盔,驚訝的發現盔和翅膀及腿一樣,身體和盔之間以絞鏈般的構造相連,使其成為一可活動且易脫落的附肢

當Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme探究角蟬的發育時,他們發現盔從蛹的背後開始生長,起先是兩個分開的芽苞組織,在發育後期融合在一起。盔的細胞排列方式和翅膀相似,且在發育過程中,這兩種器官都以相同的方式折疊,科學家們在自然期刊的線上新聞裡報導了這個現象。在發育的翅膀中活躍的三個基因,同樣也在盔發育時作用,顯示盔和翅膀是由相同的基因組所控制的。「儘管盔和翅膀在功能和解剖上具有極大差異,這些基因相似性指出它們不論是在演化或是發育上都享有一個共同的起源。」 Prud’homme說道。

最早期出現的昆蟲幾乎每個體節都有鰭一般的附肢,最有可能是用來游泳的。隨著時間過去,昆蟲演化出更多複雜精細的身體結構,因此在過去三億年來,昆蟲都只有兩組翅膀,分別位於第二和第三胸節。第一胸節因同源基因(Hox genes)的調控,不會有翅膀的形成。而五千萬年前出現的角蟬,在早期就出現了盔的構造,證實了牠們正是昆蟲界中的例外。同源基因依舊活躍,但基於某種未知的原因,翅膀還是在第一胸節形成了。Nicolas Gompel和Benjamin Prud’homme認為,由於這些翅膀是多出來的,也完全不需要飛行,它們便不受拘束的形成了各種各樣的偽裝物

「這些蟲就在我們的眼下這麼久,卻沒人注意到牠們的盔是一對經過高度修飾的翅膀。」來自賓夕法尼亞州派克大學的演化生物學家Jim Marden說道,「許多尚未被發現的驚奇事物就在我們的周遭上演著。」

資料來源:ScienceNow: Treehopper Camouflage Derives From Ancestral Wing[2011-05-04]

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