这些昆虫为何穿越亿年仍能“自带光芒”

　　科学家揭秘琥珀中白垩纪昆虫真实颜色
　　这些昆虫为何穿越亿年仍能“自带光芒”

　　此前有学者曾在距今5000万年前的始新世印痕化石中，发现过与颜色有关的昆虫纳米结构，但一亿年前的昆虫是否已经演化出结构色一直成谜。

　　从孔雀羽毛的艳光四射，到毒箭蛙的明亮警告色，再到北极熊的白色伪装。动物王国里，生龙活虎的动物们用各种体色，掩饰各种“心机”。

　　昆虫是地球上物种数量最多的生物，展现了极其丰富的颜色。它们的颜色分为色素色和结构色，具有金属光泽的甲虫壳、蝴蝶或飞蛾闪闪发光的鳞片，都是典型的结构色。不过，当这种绚烂融为化石，便从此黯淡无光。

　　目前，化石中很少保有生物的色彩细节，地质历史中原始的结构色的证据极其罕见，大多数古生物复原图都是根据艺术家的想象重建。

　　近日，中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称中科院南古所）科研团队揭开了近1亿年前的昆虫真实色彩的秘密。他们对白垩纪缅甸琥珀中具有金属色彩的昆虫进行系统研究后发现，纯净而强烈的颜色可直接在昆虫体表保存下来，奥秘就隐藏在昆虫体表内一种特殊的纳米结构中。相关研究于近日在线发表于英国《皇家学会会刊—B辑》上，这为了解白垩纪雨林中与恐龙共存的昆虫提供了新的视角。

　　古生物的颜色在化石中难觅踪迹

　　自然界中的颜色主要有三个来源，即生物发光、色素色和结构色。结构色是光照射在虫体表面的微观结构上产生折射、衍射及干扰而形成的，是自然界中色彩最为纯净且最强烈的颜色。

　　由于化石保存等因素的局限，对古生物的颜色复原一直是项很复杂的工作。

　　此次研究的第一作者与通讯作者、中科院南古所副研究员蔡晨阳告诉科技日报记者，动物结构色也有多种来源，最普遍的是动物体表的多层反射膜，常见于金龟、苍蝇、吉丁虫；还有的是来自衍射光栅，常见于孔雀羽毛、蓝闪蝶；光子晶体是比较少见的一种，例如呈现欧宝色的象甲。

　　“化石中的结构色，可以为生物间的视觉交流和颜色的功能演化等提供重要证据。此前，有学者曾在距今约5000万年前的始新世的印痕化石里，发现过与颜色相关的昆虫的纳米结构。但是，上溯到一亿年前的昆虫，是否已经演化出结构色一直成谜，此前我们也没有在这个时期的化石中发现过颜色鲜艳的昆虫，而在此前的研究文献中，很多学者认为，中生代的结构色也很难保存下来。”蔡晨阳说。

　　目前，学术界的普遍观点认为，不管是色素色还是结构色，在化石中，它们都难觅踪迹。中科院南古所研究员王博向记者介绍：“色素色是一种化学色，它在动物死后，很快会降解，所以很难保存下来；而结构色虽然有纳米结构，但经过高温高压的地质演变、腐蚀，结构也会被破坏，导致褪色、变色。”

　　不过，科学家们总能找到古生物颜色的蛛丝马迹，他们利用动物体表极薄的蜡层、沟、缝以及黑色素体等结构，与现生动物做对比，重建或推测古代动物的颜色。

　　2018年，王博与德国、英国的科学家团队联合刊文称，他们发现侏罗纪的蛾类鳞片已经演化出鱼骨状的衍射光栅等光学结构。团队利用化石鳞片数据，重建了鳞片微结构的三维光学模型，最终利用光学模拟软件和计算机定量计算出化石蛾类产生的结构色，推测出这类蛾的鳞片会产生银色或金黄色。

　　2010年，中国、英国和爱尔兰等三国科学家，曾在《自然》刊文称，他们在中国热河生物群的鸟类和带毛的恐龙中发现两种黑色素体，并将黑色素体的形状和排列方式，与现代鸟类做对比后推测，这些带毛的恐龙和古鸟类的身体已经具有以灰色、褐色、黄色及红色为主要色彩的基础。

　　多层反射膜让昆虫颜色保存亿年

　　如何从结构色中发现远古昆虫的颜色演化之谜，对蔡晨阳来说，源自2015年的一次启发。那年，他在美国一家博物馆看到桌上摆放着给小朋友科普用的昆虫标本，是介绍色素色和结构色的，他顿时被吸引住了。回国之后，他开始着手整理琥珀中昆虫体表有金属光泽的样本。

　　历经多年，他和中科院南古所泮燕红研究员带领的研究团队从距今9900万年的白垩纪中期约4万枚琥珀中，挑选出35枚化石。这些化石全部来自缅甸北部的一处矿山，其中的昆虫都保存着精美的金属光泽。

　　在显微镜下，研究团队发现，这35块琥珀化石的昆虫，包括膜翅目、鞘翅目和双翅目，至少有7个科，其中绝大部分标本属于膜翅目青蜂科，少部分属于鞘翅目隐翅虫科、蜡斑甲科，以及双翅目的水虻科。