Древние ископаемые возрастом 312 миллионов лет проливают свет на поведение и эволюцию

Доисторических насекомых с их нежными и мягкими телами трудно сохранить в виде окаменелостей. В то время как крылья чаще всего окаменевают, тела этих насекомых часто фрагментированы или неполны, что создает трудности для научного изучения. Чтобы узнать об этих древних насекомых, палеонтологи часто полагаются на следовые окаменелости, которые встречаются почти исключительно в виде следов на ископаемых растениях.

"У нас есть прекрасная летопись ископаемых растений", - говорит Ричард Дж. Кнехт, кандидат наук на кафедре органической и эволюционной биологии в Гарварде. "Именно следовые окаменелости больше говорят нам об эволюции и поведении насекомых, чем окаменелости тела, потому что растения и следовые окаменелости на них очень хорошо сохраняются. А след, в отличие от тела, не перемещается со временем и всегда обнаруживается там, где он был сделан".

В новом исследовании, опубликованном в журнале New Phytologist, ученые под руководством Кнехта описывают эндофитную окаменелость, найденную на листе семенного папоротника карбонового периода, которая представляет собой самое раннее свидетельство внутреннего питания внутри листа. 312-миллионная окаменелость карбонового периода служит доказательством того, как могло возникнуть внутреннее питание, известное как "добыча листьев", и показывает, что это поведение появилось примерно на 70 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.

"Из всех способов, которыми насекомые питаются внутри растений - добыча полезных ископаемых в листьях, опухолевидные галлы, в которых насекомые берут под контроль механизмы развития растения, отверстия и галереи насекомых в древесине, а также бесчисленные способы, которыми насекомые проникают в семена, чтобы потреблять питательные эмбриональные ткани - именно добыча полезных ископаемых была самой загадочной", - сказал соавтор исследования Конрад К. Лабандейра, старший геолог-исследователь и хранитель ископаемых членистоногих в Смитсоновском национальном музее естественной истории. "Самые ранние мины зафиксированы в раннем триасе, вскоре после великого пермского вымирания, но желоба, раковины и хищничество семян появились значительно раньше в палеозое. Почему произошла задержка с добычей? Думаю, теперь у нас есть ответ!"

Внутреннее питание растениями распространено среди голожаберных насекомых - насекомых, претерпевающих полный метаморфоз: Lepidoptera (мотыльки), Coleoptera (жуки), Diptera (мухи) и Hymenopterans (осы и пилильщики). Личинка проникает в лист и начинает питаться внутренними тканями листа, оставляя за собой след. Прокладывая тоннели внутри листа, личинка одновременно растет, проходит различные стадии линьки и даже оставляет после себя экскременты, называемые пухом.

"Пух - это одна из тех вещей, на которые мы обращаем внимание при выявлении внутреннего питания. У экскрементов могут быть различные признаки, по которым можно определить, какое животное их производит", - говорит Кнехт. Личинка будет продолжать прокладывать следы в листе, пока не окуклится, не вылупится, не вырежет себя из листа и не улетит.

Это ископаемое было найдено в каменноугольной формации Род-Айленд. Формация Род-Айленд изначально представляла собой болотистую, замутненную водой среду, которая создавала аноксические условия, очень хорошо сохраняющие растительные окаменелости; палеонтологи называют это место Lagerstätte, то есть местом, где образуются необычные окаменелости с исключительной сохранностью.

"Одна вещь, которая не окаменевает, - это личинки", - говорит Кнехт. Они слишком нежные и маленькие". Поэтому увидеть нечто подобное очень важно, потому что это говорит нам о поведении личинок в определенное время, в позднем палеозое, когда мы знаем о личинках очень мало".

Исключительная сохранность позволила исследователям четко увидеть эндофитный след, который следует образцам, которые палеонтологи ищут при определении такого поведения. Например, при движении по тропе личинка будет избегать краев листа и крупных жилок. Такое поведение известно только у голожаберных насекомых, включая животных, существующих сегодня.

"Эта находка отодвигает такое поведение на 70 миллионов лет назад", - говорит Кнехт. "Она показывает нам две вещи: во-первых, поведение личинок, чего мы не видим в окаменелостях, потому что личинки обычно не сохраняются. И второе - что эволюция полного метаморфоза, голометаболизма, существовала в это время".

Окаменелость хранится в Музее сравнительной зоологии Гарварда среди других окаменелостей, которые Кнехт также изучает.