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獨(dú)居，長(zhǎng)著“大牙”，頭上還有“角”，并且學(xué)會(huì)設(shè)陷阱捕食……人們很難想象，弱小的螞蟻在一億年前竟如此“強(qiáng)悍”，堪稱螞蟻中的“戰(zhàn)斗蟻”。

2016年，中科院南京地質(zhì)古生物研究所王博研究員與法國(guó)科研人員在白堊紀(jì)琥珀中報(bào)道了一類獨(dú)角蟻(屬于黑帝斯蟻)化石。該類螞蟻具有一對(duì)鐮刀狀大牙(大顎);其唇基向上延長(zhǎng)，在頭上形成一個(gè)獨(dú)特的“角”。

記者從中科院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，美、法、中3國(guó)科研人員展開(kāi)合作研究，確認(rèn)了黑帝斯蟻特化的“陷阱—大顎”式捕食機(jī)制，并厘清了該類群的演化歷史。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》雜志。此后，多個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在緬甸琥珀中又發(fā)現(xiàn)了近10種獨(dú)角蟻。但該類螞蟻是如何演化而來(lái)的?它們是如何利用大牙和角進(jìn)行捕食的?這些問(wèn)題一直是大家期待解開(kāi)的謎團(tuán)。

與眾不同的黑帝斯蟻

螞蟻是最成功的社會(huì)性昆蟲(chóng)，在現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演了重要角色。早在《物種起源》一書(shū)中，達(dá)爾文在介紹社會(huì)性昆蟲(chóng)中的不育工蟻時(shí)寫(xiě)道：“(不育工蟻的存在)實(shí)際上對(duì)我的整個(gè)理論是致命的。”

自達(dá)爾文時(shí)代以來(lái)，許多研究人員從不同角度對(duì)螞蟻的社會(huì)行為起源進(jìn)行了深入研究，取得了很大進(jìn)展。但由于化石證據(jù)匱乏，人類對(duì)螞蟻早期形態(tài)和生態(tài)演化仍然不甚了解。

長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)界普遍認(rèn)為早期螞蟻的形態(tài)和生態(tài)較為單一。而近幾年，各國(guó)學(xué)者從白堊紀(jì)琥珀中發(fā)現(xiàn)了一系列的原始螞蟻(例如駝蟻、魔蟻)，極大改變了我們對(duì)早期螞蟻演化歷史的認(rèn)識(shí)。

2016年，王博團(tuán)隊(duì)與美、法等國(guó)科學(xué)家合作，對(duì)2000余枚來(lái)自法國(guó)和緬甸的螞蟻琥珀進(jìn)行調(diào)查研究，首次發(fā)現(xiàn)了這種具有大顎的捕食性螞蟻——黑帝斯蟻。該類螞蟻具有一對(duì)近乎頭部2倍長(zhǎng)的巨型鐮刀狀大牙(大顎)，其唇基中部向上延伸，形成一個(gè)獨(dú)特的“角”，極像獨(dú)角獸，因此得名為“獨(dú)角蟻”。

如此特化的頭部結(jié)構(gòu)是首次在螞蟻中發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)生螞蟻3個(gè)亞科中部分類群也演化出了類似的捕捉機(jī)制，但它們的大顎都是橫向運(yùn)動(dòng)，而獨(dú)角蟻的大顎卻是垂直運(yùn)動(dòng)。

這種奇怪的獨(dú)角蟻為什么要長(zhǎng)出一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的“角”呢?這種“角”究竟起到什么作用?當(dāng)時(shí)，王博等科學(xué)家推測(cè)認(rèn)為，角或許是為了配合大顎對(duì)獵物進(jìn)行捕食。

形態(tài)學(xué)研究確認(rèn)捕食機(jī)制

該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)所有黑帝斯蟻頭部進(jìn)行形態(tài)解剖學(xué)分析，結(jié)合一枚特殊的捕食標(biāo)本，從形態(tài)功能學(xué)上確認(rèn)黑帝斯蟻采用的“陷阱—大顎”式捕食機(jī)制。

這獨(dú)特的、看似纖細(xì)的“角”，正是幫助黑帝斯蟻捕食相對(duì)大型獵物的極具殺傷力武器。黑帝斯蟻利用“角”尖的球狀毛囊及“角”外側(cè)的感覺(jué)毛，感知和接近獵物。一旦觸碰到獵物，其嘴下部的一對(duì)大牙迅速向上抬起，與上面的“角”配合，上下共同發(fā)力，死死夾住獵物，使獵物再無(wú)逃生可能，這一捕捉機(jī)制與生活中利用夾子夾東西的原理相似。

研究團(tuán)隊(duì)建立了化石螞蟻形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，并選取了46個(gè)滅絕和現(xiàn)生螞蟻的代表類群進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析。結(jié)果表明黑帝斯蟻(包括其他獨(dú)角蟻)形成了一個(gè)很好的單系類群，可能是已知最原始的螞蟻類群。所有黑帝斯蟻的角是同源的，但“延長(zhǎng)的角”在黑帝斯蟻中獨(dú)立演化了兩次。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步選取了112種現(xiàn)生和滅絕螞蟻的代表類群進(jìn)行了形態(tài)測(cè)度學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)黑帝斯蟻占據(jù)了一個(gè)獨(dú)特的形態(tài)空間，與其他化石和現(xiàn)生螞蟻類群明顯不同，而且獨(dú)角蟻不同類群也擁有差異巨大的頭型(包括角和大顎)，可能專門(mén)捕食不同的獵物。

這次的研究發(fā)現(xiàn)，獨(dú)角蟻的大顎和角共同演化，形成了一套精密的耦合系統(tǒng)。獨(dú)角蟻特化的捕食行為進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)了該類群的輻射演化。盡管獨(dú)角蟻在白堊紀(jì)中期十分繁盛，但在白堊紀(jì)后期逐漸滅絕，并與其它原始螞蟻一起被現(xiàn)代螞蟻類群取代。

關(guān)鍵詞： 螞蟻