本科生在二手俄语教材上多看了一眼，5年后改写一段演化史
本科生在二手俄语教材上多看了一眼，5年后改写一段演化史
文|《中国科学报》记者 张楠
一块产自美国得克萨斯州的远古化石，在美国圣地亚哥自然历史博物馆的库房里静静躺了近40年。这40年里，它一直被鉴定为“甲壳动物幼体”。
直到2021年，还是本科生的捷克青年Erik Tihelka在一本二手的俄罗斯古生物教材上偶然瞥见它的照片，察觉出形态上的异样，才让这块化石迎来了“翻案”的契机。
Erik走上古生物学研究之路，要从他读高中时说起。痴迷昆虫的他，给当时正在英国客座的中国科学院南京地质古生物研究所研究员蔡晨阳发去了一封求教邮件。这封邮件为Erik推开了科研的大门，就此踏上古生物化石研究的道路。
这件尘封已久的化石，为二人的合作带来了最新收获。日前，蔡晨阳团队联合国际同行，在Nature杂志发表了关于距今约3.24亿年“先驱乔昔虫”的研究。Erik是第一作者。这项成果为早期昆虫的躯体构型演化与登陆过程提供了关键实证。而在硬核的科学数据背后，更藏着一段充满偶然与温情的跨国科研故事。
▲蔡晨阳回国后，Erik到中国科学院南京地质古生物研究所访问。图为2023年二人在南京夫子庙合影。
发现“不该有”的结构
昆虫是地球上物种多样性最高的动物类群，但它们究竟何时、如何从水生走向陆地，长期是笔糊涂账。
古生物学界存在一个著名的“六足动物空缺期”：分子钟推算显示，六足动物早在寒武—奥陶纪就与海洋甲壳动物分道扬镳，开启陆地适应进程。
但全球已发现的无争议六足动物化石，仅追溯至约4.05亿年前的早泥盆世；确凿的昆虫化石，直到晚石炭世才大量出现。
二者之间，是长达8000万年的化石记录缺失。
这次报道的先驱乔昔虫，产自美国得克萨斯州西部，距今约3.24亿年（石炭纪中期）。
研究团队借助交叉偏振光成像技术，看清了它的躯体形态：雌性成虫，体长32毫米，拖着1条中尾丝和2条尾须，加起来近50毫米，身体呈纺锤形。它有产卵器，有终尾丝，胸部有分节的躯干和6条步行足——标准的昆虫配置。
但它肚子上有东西：第1到第9节，每一节都长着分节的附肢，后面的几对还特化成了桨状。现生昆虫的肚子上，一条附肢都没有。
这个“不该有”的结构，恰恰是关键。
桨状腹足意味着它会游泳。化石产出的地层是近岸浅水、三角洲滨岸环境——水陆交界的地方。
所以，这只昆虫过的是半水生两栖生活。它既在水里活动，又具备了陆地生存的躯体结构。
这个发现说明，昆虫登陆不是一蹴而就的。它们在水陆之间进行了漫长、谨慎地来回“试探”，腹部附肢从游泳足一步步简化、消失，最后才有了今天昆虫的六足模式。
研究团队还重新检查了3件古老化石，包括苏格兰早泥盆世的莱弗休姆虫和美国伊利诺伊州马宗溪生物群的两类未命名化石。它们和先驱乔昔虫一起，构成了目前已知最古老的昆虫基干类群。
“昆虫的陆地殖民是一个循序渐进的过程。”蔡晨阳告诉《中国科学报》，“两栖过渡阶段的存在，是昆虫最终征服陆地的关键演化基石。”
躺了40年的标本
这块化石标本的经历，比论文本身更曲折。
“先驱乔昔虫”的正模标本，已被美国圣地亚哥自然历史博物馆收藏了近40年。受限于早期的研究手段，它长期被鉴定为“甲壳动物幼体”。
曾有学者对它的分类提出过质疑，但无人跟进。直到2021年，Erik在一本二手的俄罗斯古生物教材上看到这块化石的照片，凭借对昆虫形态的敏感，他觉得教材上的描述“不太对劲”。