Аннотация:
Около 99 миллионов лет назад, когда на Земле еще правили динозавры, крошечное насекомое было завернуто в смолу и со временем стало частью янтаря, поскольку смола постепенно затвердевала. Теперь, анализируя эту сохранившуюся окаменелость янтаря, исследователи обнаружили древнее насекомое, которое никогда раньше официально не описывалось наукой. Самая яркая его особенность — набор особых ротовых аппаратов, которые почти в два раза длиннее тела и имеют густо морщинистую поверхность. Эта структура может позволять насекомым гибко сгибать ротовой аппарат в узких пространствах, не позволяя им сжиматься во время изгиба, но такая же структура не обнаружена у ныне живущих родственников.
Это исследование было проведено исследователями из Тель-Авивского университета в Израиле, а результаты были опубликованы в академическом журнале «Насекомые». Анализируя окаменелости янтаря мелового периода, обнаруженные в регионе Качин в Мьянме, исследовательская группа заново поняла разнообразие методов питания насекомых и структур тела того времени. Исследователи полагают, что это насекомое, возможно, развило узкоспециализированную систему питания, которая позволяет ему вставлять свой тонкий ротовой аппарат в трещины коры, чтобы высасывать сок изнутри растения.
Исследователи назвали это недавно обнаруженное насекомое Cretodorus noonoo, что можно временно перевести на китайский язык как «Cretodorus Noonoo». Среди них имя Ноо-Ноо происходит от персонажа пылесоса Нуну из детского телешоу «Телепузики». У персонажа есть тонкий, гибкий, похожий на соломинку шланг, напоминающий необычно длинный и гибкий ротовой аппарат древнего насекомого.
Насекомое принадлежит к семейству Neazoniidae, вымершему семейству древних насекомых, похожих на восковых цикад. Насекомые восковые цикады обычно имеют колюще-сосущий ротовой аппарат, способный прокалывать ткани растений и высасывать сок. Исследователи отмечают, что, хотя длинные ротовые части этого древнего насекомого на первый взгляд могут напоминать сифонообразные ротовые части бабочек, существуют важные различия в строении и функциях.
Длинный ротовой аппарат бабочек в основном используется для всасывания нектара. Во время кормления их обычно можно скручивать и растягивать. Ротовой аппарат Cretodorus noonoo простирается к задней части тела, а общее строение больше соответствует способу питания, заключающемуся в прокалывании растительной ткани и высасывании внутренних жидкостей. Исследовательская группа считает, что сама по себе длина ротового аппарата не может определить, питается ли это насекомое нектаром.
Чтобы дополнительно определить образ жизни этого насекомого, исследователи исследовали несколько родственных ископаемых образцов, чтобы выяснить, сохранилась ли пыльца на теле насекомого. Если эти насекомые часто посещают цветы и берут на себя роль опылителей, наличие пыльцы на их телах может служить подтверждением этой гипотезы. Однако, изучив значительное количество окаменелостей, исследователи не нашли убедительных доказательств накопления пыльцы. Поэтому в настоящее время недостаточно доказательств того, что это насекомое когда-либо служило опылителем.
Что действительно удивило исследовательскую группу, так это густо расположенные поперечные складки на поверхности ротового аппарата.
Исследователи использовали микрокомпьютерную томографию высокого разрешения, также известную как микроКТ, чтобы создать трехмерную реконструкцию насекомых в янтаре. По сравнению с обычным микроскопическим наблюдением, этот метод может помочь исследователям наблюдать внутреннюю структуру окаменелостей под разными углами и анализировать некоторые тонкие особенности, которые трудно идентифицировать напрямую.
Результаты сканирования показывают, что поперечные складки на ротовом аппарате — это не простая текстура поверхности, а часть структуры самого ротового аппарата. Эти складки могут придавать ротовому аппарату особую гибкость, позволяя ему сгибаться, не подвергаясь сильной деформации на изгибах.
Исследователи сравнили это с современными гибкими соломинками или гибкими шлангами. При чрезмерном изгибе обычных удлиненных трубчатых конструкций внутренние каналы могут сдавливаться, что затрудняет прохождение жидкости. Однако конструкция со специальными складками может в определенной степени рассеивать давление, создаваемое изгибом, и снижать риск локального обрушения стенки трубы.
Эта структура может быть особенно важна для ротового аппарата, длина которого почти в два раза превышает длину тела. Чем длиннее ротовой аппарат, тем больше насекомому приходится контролировать свое направление во время кормления и избегать складывания или засорения ротового аппарата в ограниченном пространстве. Боковые складки, возможно, позволяли древнему насекомому более гибко регулировать положение своего ротового аппарата в сложной среде коры, сохраняя при этом свободные каналы питания.
Существуют также ископаемые свидетельства, подтверждающие это объяснение. У некоторых экземпляров ротовой аппарат насекомого сохранился в изогнутом состоянии. Поскольку смола быстро ограничивает движения насекомого, когда она заключена в нее, эти изогнутые формы могут отражать гибкость самого ротового аппарата, когда насекомое было поймано в ловушку, а не просто случайные деформации, произошедшие после того, как окаменелость сформировалась.
Конечно, окаменелости могут сохранить лишь ограниченную информацию, и исследователи не могут напрямую наблюдать, как насекомое двигало своим ротовым аппаратом в течение жизни. Таким образом, конкретные механические функции складок ротового аппарата и реальные движения насекомых при питании по-прежнему являются научными выводами, основанными на структурных данных. Однако результаты трехмерного сканирования и состояние сохранности изогнутого ротового аппарата подтверждают друг друга, придавая этому объяснению определенную степень достоверности.
Исследователи предполагают, что насекомое может специализироваться на использовании древесного сока в качестве источника пищи. Его необычно длинный и тонкий ротовой аппарат может проникать в узкие трещины на поверхности коры, а затем углубляться вдоль трещин, чтобы найти ткани внутри растения, ответственные за транспортировку воды и питательных веществ.
У растений имеется множество тканей, выполняющих транспортные функции. Среди них ксилема в основном отвечает за транспорт воды и растворенных минералов, а флоэма отвечает за транспортировку органических веществ, вырабатываемых растениями. Исследователи полагают, что это насекомое может использовать свой специальный ротовой аппарат, чтобы проходить через щели в коре и отправлять свои всасывающие структуры в более глубокие ткани растения для получения жидкости. Однако конкретную ткань, которой он питается, и соки каких растений он в основном поглощает, невозможно полностью определить, основываясь только на окаменелостях.
На конце ротового аппарата также имеются две желобчатые листообразные структуры. Исследовательская группа предполагает, что эти структуры могут помогать насекомым фиксировать положение ротового аппарата во время кормления.
Исследователи предложили яркое объяснение: когда ротовой аппарат входит в узкую трещину коры, две структуры на конце могут распространяться по обе стороны трещины, образуя опору с окружающей поверхностью, тем самым помогая ротовому аппарату оставаться стабильным. Этот механизм чем-то похож на раздвижные стеновые анкеры – анкер входит в отверстие и расширяется, образуя более прочный контакт со стенкой отверстия.
Если эта гипотеза верна, то это насекомое не только имеет необычно удлиненные органы питания, но и может обладать особым механизмом расположения и фиксации ротового аппарата. Эта структурная комбинация помогает ему полноценно питаться в узком пространстве внутри коры, а также показывает, что древние насекомые, возможно, развили высокоспециализированные структуры тела для определенных экологических сред.
Значение этого исследования выходит за рамки открытия нового странного вида. Это также показывает, что древние насекомые когда-то обладали адаптациями, которые утеряны у современных насекомых.
Существующие насекомые восковые цикады обычно используют игольчатый ротовой аппарат, чтобы прокалывать ткани растений и высасывать внутренние жидкости. Ротовой аппарат Cretodorus noonoo развил чрезвычайно удлиненную и очень гибкую структуру, основанную на этом основном способе питания. Исследователи отметили, что у близкородственных современных видов не обнаружено ротового аппарата, идентичного этой складчатой структуре.
Это не означает, что все древние насекомые когда-то имели одинаковые органы, но это означает, что в эволюционной истории насекомых могло быть много структурных инноваций, которые позже исчезли. Современные насекомые являются лишь частью длительного эволюционного процесса, который сохранился, и наблюдаемые сегодня структуры тела не представляют все возможные формы, которые могли существовать в прошлом.
Эмбер сыграла ключевую роль в этом исследовании. Смола при определенных условиях может быстро обволакивать мелкие организмы и постепенно затвердевает в янтарь в ходе длительных геологических процессов. В отличие от многих окаменелостей, от которых остаются лишь раздавленные очертания или разбросанные кости, в янтаре иногда сохраняются мельчайшие структуры тела насекомого, даже ротовой аппарат, ступни и другие хрупкие органы.
Залежи янтаря в регионе Качин в Мьянме сохранили большое количество окаменелостей насекомых мелового периода, предоставив важный материал для изучения лесных экосистем, существовавших около 100 миллионов лет назад. Исследовательская группа проанализировала 13 образцов янтаря от Neoaphididae и родственных им насекомых. Сравнивая морфологические характеристики разных особей, они подтвердили, что этот особый ротовой аппарат — не случайная аномалия у одного экземпляра, а особенность строения, связанная с этой древней группой насекомых.
В меловой период лесные экосистемы на Земле существенно отличались от сегодняшних. Между растениями, насекомыми и другими организмами формируются сложные экологические отношения, и разные насекомые могли выработать множество различных стратегий питания, чтобы использовать ограниченные пищевые ресурсы. Специализированные ротовые органы Cretodorus noonoo являются примером такого разнообразия экологических адаптаций.
Исследователи полагают, что открытие этого насекомого дает новые ключи к пониманию взаимоотношений между древними насекомыми и деревьями. Трещины в коре могут служить для некоторых насекомых важными путями доступа к растительному соку, а органы питания, которые могут проникать в эти узкие пространства, могут помочь им использовать ресурсы, недоступные для других насекомых.
Однако имеющихся данных недостаточно, чтобы точно определить, на какие именно деревья опиралось насекомое, а также точно восстановить полную историю его жизни в древних лесах. Если в будущем будут обнаружены более хорошо сохранившиеся экземпляры, исследователи, возможно, смогут узнать больше о внутренней структуре его ротового аппарата, о том, как он на самом деле использовался, и его экологических отношениях с другими древними насекомыми.
Это исследование еще раз показывает, что янтарь может не только сохранять внешний вид древних существ, но также может сохранять достаточно точную анатомическую информацию, позволяющую ученым идентифицировать особые структуры, которые когда-то существовали, но позже были потеряны в ходе эволюции.
Для Cretodorus noonoo этот, казалось бы, абсурдный длинный ротовой аппарат мог быть весьма практичным инструментом выживания. Он может проникать глубоко в трещины коры, сохранять гибкость благодаря специальным складкам, а также фиксироваться на месте с помощью концевых конструкций. Спустя почти 100 миллионов лет эти детали все еще сохраняются в янтаре, предоставляя ученым возможность взглянуть на эксперименты по эволюции древних насекомых.
Комментарии