琥珀里藏着“它”上亿年前的“换装”秘密

在顾俊杰标本室里，层层堆叠的抽屉中整齐码放着各类昆虫标本。其中有二三十个巴掌大小、白框镶边的方形透明标本盒，各自保存着一枚指甲盖大小的缅甸琥珀。

琥珀里“躺”着身长一厘米左右的癞蟋。有的六足完好，触角微卷，有的却缺了头、折了翅，只剩半截残躯。它们中的大多数，连带着包裹它们的琥珀，都斑斑点点，极少数较为干净，能在光下透出温润的蜜色。

在珠宝商和收藏家眼里，琥珀因成色的不同价格高低有别。但在昆虫学家的显微镜下，却有另一套评价体系。四川农业大学农学院植保系教授顾俊杰，就是靠着这样一批通往1亿年前的“时光胶囊”，揭开了这个蟋蟀分支家族隐藏了上亿年前的“换装”历史。

近日，其团队在《英国皇家学会会刊B辑：生物科学》发表研究论文，首次明确癞蟋科鳞片与原始刚毛的同源性，揭示了直翅目昆虫体表覆盖物从刚毛到鳞片的演化机制，为该类群形态创新与生态适应研究提供了理论支撑。

缅甸琥珀。杨晨摄

漂亮的琥珀不一定“有用”

世界上还有很多著名的琥珀化石产地，例如缅甸、波罗的海，多米尼加。在国内，辽宁抚顺、福建漳也发现了重要的琥珀生物群。

这次研究中用到的琥珀，绝大多数来自缅甸。缅甸琥珀是演化研究的“明星材料”，究其原因可概括为保存好、年代老、数量多、记录全。

缅甸琥珀大多形成于白垩纪中期，距今约9900万至1.09亿年，比至今约5000万年的波罗的海琥珀，和“年岁”大概约3000万年的多米尼加琥珀古老得多，这意味着就越接近昆虫类群起源与早期演化的关键节点。

琥珀形成时，树脂在包裹昆虫的瞬间便隔绝了氧气和微生物，使虫体以近乎三维的立体形态完整保存下来，不像一些石板化石，最多留下大致的形态或翅膀的纹路。再加上缅甸琥珀产量大、昆虫种类极其丰富，是全球白垩纪昆虫化石多样性研究的重要来源。

当然，收集来的琥珀并非都有研究价值。它们是否漂亮、干净、没杂质，并不是研究人员关心的，他们看中的是这块琥珀“定格”的是否为目标研究物种？有无重要的演化意义，或者隐含了不同于已知类群的生物学现象？

“完整不完整的，只要有我们想看的东西就行。”顾俊杰举例，这次研究主要看琥珀中蟋蟀鳞片保存的类型与程度，如果鳞片完整且足够清楚，哪怕虫体缺了头、少了腿，也能够提供一定的研究价值。

琥珀到手后，还需经过切割和打磨。“我们要让观察面是平的。”顾俊杰说道，凹凸不平的表面会产生反光，影响研究人员对物种结构和特征的观察，甚至造成变形误差。

那些方形标本盒里的琥珀，都已经被砂纸磨的平平整整，而且盒上都贴有标签，附上了不同的编号，以方便查找和存档。

从“寸头”到“烫直”

2017年起，顾俊杰开始收集缅甸琥珀，最初只是想对远古直翅目昆虫如蟋蟀、螽斯作个“摸底”。过程中，他注意到了蟋蟀中的癞蟋。

绝大多数直翅目昆虫只有细小的刚毛，像留了“寸头”。但癞蟋是个异类，身上长着扁平的鳞片，像“烫”了“直发”。这在直翅目里绝无仅有，反而更像是蝴蝶、蛾子的特征。

顾俊杰收集的琥珀中，有的癞蟋长着鳞片，有的却呈现出一种粗且发达的刚毛。这让他好奇：“鳞片装”是怎么来的？和刚毛有什么关系？当下的研究多靠现生昆虫DNA反推，而他手里的缅甸琥珀，或许能给出最直接的答案。

于是他继续留心和搜罗同类化石。通过不断观察和比较，一个有趣的现象逐渐显现：有的癞蟋身上是标准的细刚毛，有的个体刚毛变得粗壮、基部开始扁平，而有的则已经出现了典型的宽大鳞片，紧贴身体。

不过顾俊杰强调，目前只能根据缅甸琥珀的年代，从大尺度推出癞蟋“变装”的时间窗口。“不能得出一个连续且精确的时间序列。”

研究团队整合了琥珀化石、石板化石、现生癞蟋的形态数据与分子数据，构建了一棵“家族树”，厘清了不同类群之间的亲缘关系。

在此基础上，他们进行了分化时间分析，推断各分支大致在什么时候“分道扬镳”，再结合鳞片在不同分支上的分布特征，一步步还原出鳞片的演化历程。此外，通过形态空间分析，团队进一步判断鳞片与刚毛是否为同源结构。

最终，研究证实癞蟋科的鳞片结构，是由原始刚毛经过扁平化和结构修饰演化而来的。

更重要的是，他们提出这个“换装”过程在白垩纪中期就已经基本完成。这意味着，癞蟋并不是先分化出新物种，再慢慢长出鳞片，而是先完成了这一关键的结构创新，然后才靠着这身新“装备”开启了后续的物种大辐射。

不过顾俊杰坦言，这些结论更多是建立在“合理推测”的基础上。在他看来，这项研究更大的意义在于方法论上的启示。

“研究演化通常有两种路径，一种是用现生材料，通过分子数据反推过去，另一种是直接依赖化石证据。”他解释，但这两者之间常常存在一个“鸿沟”，即分子数据推测的起源时间，往往比实际化石记录早很多。例如，有的研究推测某个类群在石炭纪就已出现，可化石证据只有二叠纪的。

此次癞蟋研究，正是一个将化石证据与现生证据真正结合起来的案例，为后续相关研究提供了可参考的路径和证据。

兴趣所在

“以后如果收集到新的化石，发现新的生物学问题，这项研究还会继续。”顾俊杰坦言，琥珀化石研究多是自己兴趣的延伸，日常工作重心还是在现生昆虫的多样性、直翅目分类以及农业害虫防治研究上。

做昆虫分类学，意味着每年有三分之一的时间都要在野外工作。

直翅目成虫活跃期主要集中在七八月份，所以顾俊杰和团队的科考时间几乎雷打不动地安排在6月到9月。其中螽斯和蟋蟀晚上更活跃，一旦发出鸣叫就能被精准定位。“所以我们白天扫网，晚上夜采，几乎全天都要开工。”顾俊杰说。

不同类群生活的环境各不相同，研究人员会根据目标类群的生物学特性和分布特点，去对应的生境里寻找。蝗虫的生境最广，从低海拔到4000米的高山、草原、平原、农田、竹林都有。蚤蝼个头小，物种多样性不高，主要生活在靠近水的潮湿地方。像螽斯，有的就爱躲灌丛，有的善依树而栖。

顾俊杰刚刚完成了一轮对四川直翅目的系统统计，总共约有430多种。过去几年，仅四川境内就发表了15个新种。

“说明可挖掘的还有很多。”在他看来，昆虫是这个星球上最“成功”的动物，其物种多样性极为丰富，虽然现已知已有100多万种，但它们体型小，适应环境的方式多样，还有不少族群藏身于山林草灌之中未被发现。

除了新物种，还有很多有趣的生物学现象，也值得探究。蟋蟀的叫声、癞蟋的鳞片、蝗虫的爆发，都藏着许多未解的问题。“比如我们在横断山区发现的四川特有物种川螽，表现出了基因渐渗、杂交等复杂演化历程。”顾俊杰说道。

他特别提到了昆虫的声通讯。很多人以为蟋蟀、螽斯的叫声都差不多，其实不然。大众听到的蟋蟀叫声多由雄性发出，作用不仅有求偶，还有警戒和争斗，而这些叫声的具体含义，只有同种个体之间才能听懂。“这是我们做分类学研究的一个重要方向，也是研究物种形成与行为演化的重要内容。”

当记者问到，全国范围内活跃在直翅目分类领域的研究者有多少时，顾俊杰抬头默默数了数，给出了活跃的学者“15到20个左右”的答案。

这个数字透露出领域的“小众”，但其中仍不乏执着的人。顾俊杰的想法很简单：“发现了问题，就顺着深入下去。”这是他一直以来做科研的方式。