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异态性是动物进化中最成功的生存策略之一。昆虫作为地球上最丰富的物种，已经进化出丰富多样的拟人化物种群，如模拟枯叶的枯叶蝴蝶，模拟兰花的兰花螳螂，模拟树枝的竹虫等。然而，昆虫形态的起源和进化仍不明朗，形态学研究已成为生物学研究中的热点和难点。
近日，魏江春研究组的魏新立项目研究员、首都师范大学王永杰团队在顶级生物学杂志上联合发表了一篇题为《中生代地衣模仿"地衣"的研究论文，在1.65亿年前提出的地衣中发现了最古老的昆虫，揭示了最早的昆虫形状地衣的自我保护机制。
地衣是真菌与藻类或蓝色细菌共生体，因为它具有植物状的叶子形状，最早被认为属于植物，后续研究发现其形状主要由真菌控制为主体，然后将其归入真菌群落。地衣通常附着在树皮，岩石和土壤等表面上，并且从极地到热带地区广泛分布，占地球陆地表面的7%。地衣通常被称为"先驱生物"，因为它们分泌的地衣酸等物质会腐蚀岩石并促进表层土壤层的形成。在现代生态系统中，地衣酸的分泌使许多动物不愿意接近地衣，因此地衣和地衣耐受性动物形成了一个复杂而特殊的微生态系统，地衣和地衣昆虫是最具代表性的关系之一。地衣与昆虫之间关系最著名的例子是19世纪地衣的"工业变黑现象"，随着工业革命造成大量污染，随着地衣在树皮上的消亡，导致伪装地衣的浅色桦树更容易被鸟类捕食，深色桦树的数量增加， 随着环境转好，地衣大量修复，浅色尺的数量增加，这一经典案例也被称为"达尔文进化论"。
目前，昆虫样地衣的起源和早期进化仍然是研究的空白，解决这个问题的关键是在较老的地层中发现地衣和类似的昆虫。过去报道的最早的疑似地衣化石是在大约4亿年前的早期泥盆地地层中发现的，但它们的分类位置一直值得怀疑。研究活地衣的学者长期以来一直认为，真正的大型地衣并不早于6500万年前出现。围绕中皮老一代存在老大地衣和昆虫的科学难题，首都师范大学王永杰的团队与魏江春项目组的魏新立项目研究员，就此问题进行了合作研究。利用化石切片和扫描电子显微镜技术，对内蒙古宁城县侏罗纪燕寮昆虫群中发现的疑似地衣化石Daohugouthallciiferus进行了详细研究，发现了真菌丝和藻类细胞等关键结构及其缠结，表明D. Ciliiferus是真菌和藻类细胞的共生共生群，已经用强有力的证据证明了其地衣性质， 有史以来发现的最早的大型地衣化石，使大型地衣的出现早于近1亿年前。它为研究地衣的早期进化提供了新的证据。
图1 Daohugouthallus ciliiferus的切片扫描电子微观结构。A.苔藓皮质结构，B-H。真菌细丝缠绕或加入绿藻细胞
这项研究在地衣化石D.一种脉动昆虫，苔藓溶骨，在ciliiferus出现的同一地层中被发现。通过对比分析，发现其翅斑和D.纤毛虫的叶子形式非常相似;对纤毛蕨化石叶宽的随机测量和统计分析表明，该昆虫与地衣具有较高的相似性，而在昆虫的鳍斑上发现大量黑点，在D.ciliiferus叶状体上发现相似的斑点，其结构细节进一步增加了两者的相似性。在Lang's Window Creek附近 Thyridosmylus paralangii是活脉中的一类有鳍昆虫，生活在富含苔藓和地衣的更潮湿的环境中，与环境具有非常好的一致性;在纤毛的环境中，两者之间的相似性使得地衣之美与环境高度一致。因此，侏罗纪地衣通过模拟D.ciliifersus获得了生存优势，这是有史以来发现的最古老的昆虫模拟地衣的第一个例子，填补了化石昆虫样地衣研究的空白，并证明了昆虫和地衣在1.65亿年前形成了复杂的相互关系。
图2 地衣美丽昆虫化石的照片和线图
图3 地衣化石照片以及昆虫鳍和地衣叶状体的统计结果
图4 地衣生态恢复图
首都师范大学生命科学学院博士生方辉是本文的第一作者，中国科学院微生物研究所魏江春集团魏新立项目研究员，首都师范大学王永杰副教授和刘家喜教授合著，康拉德·C·拉班德拉， 硕士生马一鸣、郑伟、任东教授合著。本研究过程中地衣化石的分析由魏江春和陈建斌研究人员指导，并给出了建设性的建议。该研究由教育部创新团队项目、国家自然科学基金项目、北京市自然科学基金项目和一师大学交叉研究所资助。
资料来源：中国科学院微生物研究所。相关链接：
https://elifesciences.org/articles/59007