这件化石看上去熟悉得近乎反常。四片宽翅在浅色岩面上铺开,深色环纹嵌在翅面,像猫头鹰环蝶用来示警的斑纹。模糊的身体位于四翅交汇处,在大片纹饰中只占很小一处。然而,这件标本既非蝴蝶,也非蛾类,更不在两者的祖先谱系中。它是 Kalligramma albifasciatum,属于一个已经灭绝的脉翅目昆虫科——丽蛉科(Kalligrammatidae)。[6]

正是分类上的距离,让相似外观背后的故事显出层次。丽蛉与蝴蝶来自昆虫演化树上相距遥远的分支,却各自抵达相近的外形与生态组合:大型斑纹翅、近似鳞片的覆盖物、眼状斑纹,以及适合吸取暴露在外的植物液体的细长口器。两者所在的森林、解剖基础和出现节奏都各不相同。[2][3]

旧有的简称把丽蛉叫作“侏罗纪的蝴蝶”。这个称呼容易记住,也会带来些许误导。目前经过正式描述的化石记录始于约 1.82 亿年前的早侏罗世,至少延续到白垩纪约 9900 万年前的琥珀中。[1][4] 2023 年一项大型系统发育基因组学研究把蝴蝶的起源放在约 1.01 亿年前,因此最晚期的已知丽蛉与最早的蝴蝶谱系之间存在时间交叠的余地。[5] 现有证据没有显示前者整齐消失后后者才登场。要点在于,演化曾两次拼出一眼可辨的蝴蝶式方案。

一个科,分阶段拼出这副模样

这条谱系在化石记录中的起点,早于那些让丽蛉声名大噪的中国经典标本。Jörg Ansorge 与 Vladimir Makarkin 重新描述了德国托阿尔阶下部的材料,并将其归入丽蛉科两个亲缘相距较远的亚科。这些亚科约在 1.82 亿年前已经出现,研究者据此推断,丽蛉科本身应当起源于晚三叠世或侏罗纪最早期。[1] 其中一枚早期翅化石已经带有发育完善的中央眼斑。眼斑与身体方案的早期演变一道进入了化石记录。

丽蛉科也没有一套从头到尾固定不变的“标准设计”。2014 年一项针对中国材料的系统发育研究把丽蛉科划分为五个主要支系,并记录了中侏罗世至早白垩世化石在翅形、斑纹与口器上的多样变化。[2] 位于基部的 Sophogrammatinae 支系保留咀嚼式口器,也缺少眼斑与鳞片的完整组合。后来的趋同演化研究通过性状映射,把虹吸式口器、鳞片和复杂翅斑定位在更为衍生的支系中。[2][3]

这个先后次序十分重要。若把每一只丽蛉都想成现成的蝴蝶仿制品,演化过程便会被这身外衣遮住。整个科记录下多种尝试:有的口器用于咀嚼,有的用于吸食;有的翅面无斑,有的带斑;斑点既有简单形态,也有同心眼斑。蝴蝶般的相似性只在谱系的一部分成员中逐步成形,共同祖先并未预先备好整套指令。

眼斑保存了下来,凝视感来自推断

翅面斑纹属于格外直接的一类证据。中国东北部湖泊中的细粒沉积物保存了密集翅脉、鳞片及其着生窝的轮廓,还有深浅不一的物质构成的环纹。2016 年的研究运用光学显微镜、扫描电子显微镜、元素分析和质谱法检查这些表面。[3] 岩石中的纹样有实物依据,并非现代艺术家为了增强戏剧效果所作的选择。

证据的限度同样重要。一些眼斑的深色中心带有与黑色素相符的化学信号,研究者却无法排除所有其他碳来源。[3] 证据足以确认翅上有纹样,也支持其中含有色素;至于把每个物种都涂成饱和的橙黑两色,仿佛原始色板曾被拍摄下来,则超出了化石能够支持的范围。

功能以间接方式留了下来。在现生蝴蝶和蛾类中,大型眼斑能够惊吓捕食者,也能把攻击从脆弱的身体引向翅部。研究者也用同样的功能解释丽蛉斑纹;2018 年的琥珀研究发现,醒目的眼斑集中在较大型类群,小型物种的斑纹较弱或完全缺失。[4] 这种体型分布支持防御功能的解读:眼状展示能够帮助大型目标,对小型目标却容易增加被发现的机会。化石没有留下鸟突然转向或蜥蜴咬错位置的瞬间。斑纹属于证据,受惊的捕食者则是比较研究给出的推断。

开花植物占据主导前的吸液长管

口器让趋同关系更深了一层。较为衍生的丽蛉拥有细长而不具刺穿能力的口器,由延长的下颚与下唇部分组成。压缩化石显示其大体轮廓,琥珀则以三维状态保存了关节、下颚须和下唇须、角质层带和其他细节。2018 年研究分析的标本中,口器长度约为 0.6 至 18 毫米。[4] 最长的口器早已超出微型颚的功能范围,用来伸向液体食物。

在这里,证据与推断仍需分开放置。化石直接保存了管状口器,一些标本旁边或身体上还有花粉;其中一条食物道内含富碳物质,与植物液体相符,和血液不符。当时的种子植物,尤其是本内苏铁类,会在沟槽与漏斗内部产生裸露的传粉滴,尺寸足以容纳这样的长口器。[3] 解剖细节、残留物、花粉伴生关系与植物形态共同指向一项有力解释:丽蛉取食裸子植物生殖结构分泌的液体。

传粉比取食又多了一步。昆虫只有把花粉带到不同生殖结构之间,才成为传粉者;一件压缩化石无法保存这段旅程。因此,最准确的表述是“推定参与传粉”,化石未曾记录传粉现场。研究者推测,丽蛉一面摄取含糖液滴和花粉,一面在裸子植物的生殖结构之间携带花粉,不过单件化石所对应的具体宿主通常仍然未知。[3][4]

口器之间的差异还留下一条生态线索。不同长度的口器能够探入不同深度,如同今天访花昆虫对液体食物的分层利用。Liu 及其同事认为,丽蛉和其他中生代长口器昆虫广泛的口器长度差异,说明早在开花植物主导陆地传粉体系之前,多种取食生态位已经存在。[4] 这种对应具有说服力,距离一份复原菜单仍有差距。化石更常留下工具,较少留下这些工具曾经伸入的具体植物。

琥珀把最后一页向后推移

丽蛉的历史也展示了化石年代范围如何改变。影响深远的 2016 年趋同演化论文采用了约 1.65 亿至 1.20 亿年前的记录范围,并指出当时推定的最晚丽蛉与最早蝴蝶之间存在很长的时间空档。[3] 后来两项研究结果分别改写了比较范围的两端。

首先,德国托阿尔阶下部标本把可靠的丽蛉科记录推回至约 1.82 亿年前。[1] 其次,2018 年的研究在缅甸北部森诺曼期最早期、约 9900 万年前的琥珀中发现了小型丽蛉。[4] 这些琥珀昆虫并非大型侏罗纪类型的单调残存。它们在体型、长口器与触角形态上各不相同,眼斑也有缩小或缺失的类型。直到目前已知历史的最后一章,这个科仍在分化出不同的身体装备。

与此同时,2023 年的蝴蝶演化树以近 2,300 个物种的 391 个基因为基础,估算蝴蝶起源于约 1.014 亿年前。[5] 化石年代范围和分子钟估算属于两类证据,各自带有不确定性;合看时,“丽蛉全部消失数千万年后蝴蝶才出现”的整齐说法便失去了依据。时间上的交叠反而让趋同更鲜明:两个亲缘遥远的谱系,能够在几乎同一时期进入相近的形态空间,各自沿独立的谱系演化。

灭绝年代仍留有空白。琥珀研究讨论的最年轻可靠记录是 9900 万年前,最后一个体的年代仍然未知。同一项研究提出,丽蛉对裸子植物宿主的密切依赖,会让它们在白垩纪晚期被子植物扩张、裸子植物多样性下降时更易受冲击。[4] 这是一种合理的生态机制,灭绝原因仍未得到证实。昆虫化石记录稀疏,很容易赋予最晚的已知化石超出证据的终局感。

相似的结果,不同的机器

趋同不等于同一。蝴蝶的口器是一条能够盘卷的喙管,有自身的肌肉系统与运作历史。琥珀丽蛉的口器由成对部件以更复杂的方式组合而成,可以弯曲,保存下来的形态却不支持同样的盘卷方式。[4] 蝴蝶的鳞片、发育过程、幼虫宿主利用和翅斑形成都属于鳞翅目;丽蛉的翅脉、头部解剖与亲缘关系则属于脉翅目。最终轮廓彼此押韵,内部器械与祖源各行其道。

正因如此,石板上的标本比华丽的生前复原图更有用。它保存的细节足以确认相似,残缺处又为确信划出限度。眼斑还在,翅的轮廓也还在;大部分色彩已经消失,行为没有入石,宿主植物则留在画框之外。[3][6]

丽蛉科从未充当蝴蝶演化的预演。它们是一条成功的谱系,凭借自身的解剖条件应对反复出现的生存难题:如何用大型翅面发出信号或误导攻击,如何探入种子植物取得液体食物,又如何走向专化,而这份专化并未换来永久存续。后来,蝴蝶以另一套解剖基础,在开花植物的世界里组合出相近的答案。深时重复的是压力,动物本身没有重演;相同压力却造出了第二个惊人熟悉的结果。

来源

  1. Jörg Ansorge 与 Vladimir N. Makarkin,〈The oldest giant lacewings (Neuroptera: Kalligrammatidae) from the Lower Jurassic of Germany〉,Palaeoworld 30(2021)——德国托阿尔阶下部记录及对科级起源时间的推断。
  2. Qiang Yang 等,〈Mesozoic lacewings from China provide phylogenetic insight into evolution of the Kalligrammatidae (Neuroptera)〉,BMC Evolutionary Biology 14, 126(2014)——五大支系框架与形态多样性。
  3. Conrad C. Labandeira 等,〈The evolutionary convergence of mid-Mesozoic lacewings and Cenozoic butterflies〉,Proceedings of the Royal Society B 283(2016)——翅、鳞片、口器、化学信号与植物关联方面的证据。
  4. Qing Liu 等,〈High niche diversity in Mesozoic pollinating lacewings〉,Nature Communications 9, 3793(2018)——9900 万年前的琥珀标本、口器差异与修订后的生态范围。
  5. Akito Y. Kawahara 等,〈A global phylogeny of butterflies reveals their evolutionary history, ancestral hosts and biogeographic origins〉,Nature Ecology & Evolution 7(2023)——约 1.01 亿年前的蝴蝶起源估算。
  6. Wikimedia Commons,〈File:BMNH IMG 5551 Kalligramma albifasciatum.jpg〉——本文题图采用的 Bjoertvedt 拍摄的博物馆实物标本照片。