白堊紀(jì)琥珀中的獨角蟻化石研究確認(rèn)黑帝斯蟻特化的捕食機(jī)制

 人參與 | 時間：2025-12-08 21:15:19
白堊紀(jì)琥珀中的白堊獨角蟻化石研究確認(rèn)黑帝斯蟻特化的捕食機(jī)制
白堊紀(jì)琥珀中的獨角蟻化石研究確認(rèn)黑帝斯蟻特化的捕食機(jī)制
白堊紀(jì)琥珀中的獨角蟻化石研究確認(rèn)黑帝斯蟻特化的捕食機(jī)制（Credit: NJIT, Chinese Academy of Sciences and University of Rennes, France）
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)江蘇廣電融媒體新聞中心（記者 黃蒙 馮水清）：螞蟻的起源和早期演化一直是科學(xué)界的熱點課題。中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的紀(jì)琥角蟻一項最新研究確認(rèn)了現(xiàn)存最古老、距今1億年前的珀中螞蟻種群的演化歷史。
8月6日晚11點，獨的捕這一研究刊發(fā)于最新出版的化石黑帝《當(dāng)代生物學(xué)》雜志（Current Biology）上。
長牙還有角
大數(shù)據(jù)驗證演化歷史
螞蟻是研究最成功的社會性昆蟲，在現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演了重要角色。斯蟻食機(jī)長期以來，特化學(xué)界普遍認(rèn)為早期螞蟻的白堊形態(tài)和生態(tài)較為單一。
但在2016年，紀(jì)琥角蟻中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王博研究員與法國科研人員在白堊紀(jì)琥珀中發(fā)現(xiàn)了一類獨角蟻（屬于黑帝斯蟻）化石。珀中
該類螞蟻具有一對鐮刀狀大牙（大顎），獨的捕其唇基向上延長，化石黑帝在頭上形成一個獨特的研究“角”。
此后，斯蟻食機(jī)國際多個研究團(tuán)隊從緬甸琥珀中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近十種獨角蟻，引起了廣泛關(guān)注，但該類螞蟻的捕食和演化機(jī)制尚待進(jìn)一步確認(rèn)。
以此為基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊經(jīng)過3年多努力，創(chuàng)新性地建立起“化石螞蟻形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫”，涵蓋112個現(xiàn)生和滅絕螞蟻的代表類群，以大數(shù)據(jù)進(jìn)行形態(tài)測度學(xué)分析。
經(jīng)過精密測算，研究團(tuán)隊最終確認(rèn)獨角蟻與其他化石和現(xiàn)生螞蟻類群明顯不同，上下聯(lián)動的“陷阱-大顎”式（trap-jaw）的捕食機(jī)制，可能用于專門捕食不同的獵物。
或因缺乏協(xié)作
被現(xiàn)代螞蟻所取代
盡管獨角蟻在距今1億年左右的白堊紀(jì)中期十分繁盛，但在隨后的2000到3000萬年時間里逐漸滅絕。
研究人員推測，精密的耦合捕食系統(tǒng)使得獨角蟻可以進(jìn)行獨自捕食，但也正因“單兵作戰(zhàn)式”的生活習(xí)性，導(dǎo)致獨角蟻在與更富集體精神、更能分工協(xié)作的現(xiàn)代螞蟻種群的競爭中落入下風(fēng)。
“現(xiàn)生螞蟻都是集團(tuán)作戰(zhàn)，社會性非常強(qiáng)，有紀(jì)律性，‘單槍匹馬’的獨角蟻在和現(xiàn)生螞蟻的競爭中不占優(yōu)勢，最終被更進(jìn)步的現(xiàn)代螞蟻類群所取代?！蓖醪┱f。
相關(guān)報道：研究揭開一億年前螞蟻捕食之謎
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)中國科學(xué)報（沈春蕾）：近期，來自美國、法國、中國的科研人員合作，對獨角蟻及相關(guān)的現(xiàn)生和滅絕類群進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)測度學(xué)、功能形態(tài)學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育分析，確認(rèn)了黑帝斯蟻特化的捕食機(jī)制，并厘定了該類群的演化歷史。研究成果8月6日在線發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》。
2016年，中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王博與法國科研人員在白堊紀(jì)琥珀中報道了一類獨角蟻（屬于黑帝斯蟻）化石。該類螞蟻具有一對鐮刀狀大牙（大顎）；其唇基向上延長，在頭上形成一個獨特的“角”。該類螞蟻是如何演化出來的？它們是如何利用大牙和角進(jìn)行捕食的？這些問題一直是大家期待解開的謎團(tuán)。
王博團(tuán)隊聯(lián)合美國和法國的科研團(tuán)隊，對所有黑帝斯蟻頭部進(jìn)行形態(tài)解剖學(xué)分析，并結(jié)合一枚特殊的捕食標(biāo)本，從形態(tài)功能學(xué)上確認(rèn)黑帝斯蟻采用的是“陷阱—大顎”式捕食機(jī)制。
據(jù)悉，聯(lián)合研究團(tuán)隊建立了化石螞蟻形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫，并選取了46個滅絕和現(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（包括獨角蟻）形成了一個很好的單系類群，可能是已知最原始的螞蟻類群。
在上述研究的基礎(chǔ)上，聯(lián)合研究團(tuán)隊進(jìn)一步選取了112個現(xiàn)生和滅絕螞蟻的代表類群進(jìn)行了形態(tài)測度學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)黑帝斯蟻占據(jù)了一個獨特的形態(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），可能專門捕食不同的獵物。
“我們的研究發(fā)現(xiàn)，獨角蟻的大顎和角共同演化，形成了一套精密的耦合系統(tǒng)。獨角蟻特化的捕食行為進(jìn)一步驅(qū)動了該類群的輻射演化?！蓖醪┱f：“盡管獨角蟻在白堊紀(jì)中期十分繁盛，但在白堊紀(jì)后期逐漸滅絕，并與其他原始螞蟻一起被更進(jìn)步的現(xiàn)代螞蟻類群取代?！?br>相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.106.
相關(guān)報道：有“牙”也有“角”，還超兇！一億年前的螞蟻原來長這樣！
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)揚(yáng)子晚報（實習(xí)生 孫?，?揚(yáng)子晚報/紫牛新聞記者 于丹丹）：小小的螞蟻，在現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)中扮演了重要角色。而螞蟻究竟是如何起源的呢？近幾年，各國學(xué)者從白堊紀(jì)琥珀中發(fā)現(xiàn)了一系列的原始螞蟻，專家們發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)古螞蟻外形很奇特，它們長著“大牙”，有的頭上還有“角”，人們很難想象，弱小的螞蟻在一億年前竟如此“強(qiáng)悍”。中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所8月6日對外公布這一成果，研究人員結(jié)合一枚正在特殊的捕食標(biāo)本，確認(rèn)了這類原始螞蟻是如何“牙”“角”并用，兇殘捕食的。研究成果近期在線發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）雜志。
一億年前的螞蟻長什么樣——
一對鐮刀狀大牙，頭上還有一個“角”
螞蟻是目前地球上數(shù)量最多的昆蟲，遍布世界各個角落。它們也是一類古老的昆蟲，起源于約1億年前的白堊紀(jì)，曾與恐龍相伴。
在1億年前（晚白堊世）酷熱的歐亞大陸南部，一只“獨角蟻”正匆匆獨行。它有一對強(qiáng)有力的下顎，像身帶利刃的劍客。不難想象，這位“大俠”曾令多少昆蟲聞風(fēng)喪膽。
突然，它看到了獵物，就在這位“大俠”張開大嘴咬住獵物的那一瞬間，意外發(fā)生了：一大滴松柏類樹木的樹脂從天而降，瞬間將它包裹起來。這只“獨角蟻”最后的掙扎成為大自然紀(jì)錄片中完美的一幀。而琥珀中的身影被定格并保存下來，時至今日仍栩栩如生。
2016年，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王博研究員與法國科研人員在白堊紀(jì)琥珀中曾報道了一類“獨角蟻”（屬于黑帝斯蟻）化石。該類螞蟻具有一對鐮刀狀大牙（大顎）；其唇基向上延長，在頭上形成一個獨特的“角”。
此后，國際多個研究團(tuán)隊從緬甸琥珀中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近十種獨角蟻，引起了廣泛關(guān)注。但該類螞蟻是如何演化出來的？它們是如何利用大牙和角進(jìn)行捕食的？這些問題一直是大家期待解開的謎團(tuán)。
一億年前的螞蟻如何捕食——
“角”和“牙”相互配合，快、狠、準(zhǔn)
王博研究員告訴記者，該研究團(tuán)隊對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（包括獨角蟻）采用的“陷阱-大顎”式捕食機(jī)制?！拔覀冞@篇論文主要涉及到這一類螞蟻是如何演化過來的，以及它的大牙是如何運動的?！蓖醪┱f，“獨角蟻”頭上的“角”，可以配合著一起捕獲獵物，這種獨特的捕食方式在其他的螞蟻身上是不存在的。專家說，這種新的捕食方式，也帶動了獨角蟻的演化。
我們可以設(shè)想一下“獨角蟻”是如何捕獲獵物的：它的獨角和兩只下顎構(gòu)成了一個天然的陷阱，它的絕技就是將一對彎刀般的下顎悄悄靠近獵物下方，那長滿感應(yīng)毛的長角一旦觸碰到獵物，下顎便迅速抬起，把獵物夾住，上下運動咬斷獵物。
而當(dāng)時螞蟻的獵物是什么呢？專家從琥珀中推測，蟑螂等昆蟲可能是就它的獵物了。
黑帝斯蟻可能是已知最原始的螞蟻類群
據(jù)悉，研究團(tuán)隊建立了化石螞蟻形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫，并選取了46個滅絕和現(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（包括獨角蟻）形成了一個很好的單系類群，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“延長的角”在黑帝斯蟻中獨立演化了兩次。
研究團(tuán)隊進(jìn)一步選取了112個現(xiàn)生和滅絕螞蟻的代表類群進(jìn)行了形態(tài)測度學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)黑帝斯蟻占據(jù)了一個獨特的形態(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），可能專門捕食不同的獵物。
研究發(fā)現(xiàn)“獨角蟻”的大顎和角共同演化，形成了一套精密的耦合系統(tǒng)。獨角蟻特化的捕食行為進(jìn)一步驅(qū)動了該類群的輻射演化。盡管“獨角蟻”在白堊紀(jì)中期十分繁盛，但在白堊紀(jì)后期逐漸滅絕，并與其他原始螞蟻一起被更進(jìn)步的現(xiàn)代螞蟻類群取代。
對螞蟻社會性的研究，對人類社會也有啟發(fā)
螞蟻是最典型營集群生活的社會性昆蟲，它們在生態(tài)學(xué)上的成功很大程度上歸功于其卓越的社會行為。古人通過細(xì)致觀察已經(jīng)認(rèn)識到螞蟻高度的社會性，《本草綱目》中對“蟻”的釋義為 ：“蟻，有君臣之義，故字從義?！?br>“螞蟻是現(xiàn)代社會數(shù)量最多、對生態(tài)系統(tǒng)有重要作用的動物，對它社會性的研究還誕生了‘社會生物學(xué)’，對研究人類的社會發(fā)展也有啟示?！蓖醪┭芯繂T告訴記者，以對于螞蟻的起源、其社會性的起源一直是古生物學(xué)家、生物學(xué)家和社會學(xué)家等感興趣的話題。
自達(dá)爾文時代開始，各國研究人員就從不同角度對螞蟻社會行為的起源和形態(tài)演化進(jìn)行研究。達(dá)爾文在《物種起源》一書中指出：不育工蟻實際上對他的進(jìn)化理論是致命的挑戰(zhàn)，因為不育工蟻這種利他主義的行為使物競天擇、適者生存的理論陷入了利他難題。為了進(jìn)一步闡釋，達(dá)爾文引入了群體可以作為自然選擇單位的新思想，即這種行為盡管對部分個體不利，但可能對整個群體有利，這也是一種自然選擇。
相關(guān)報道：《當(dāng)代生物學(xué)》：一億年前的獨角蟻竟會設(shè)陷阱捕食
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)科技日報（張曄）：獨居，長著“大牙”，頭上還有“角”，并且學(xué)會設(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科研人員在白堊紀(jì)琥珀中報道了一類獨角蟻（屬于黑帝斯蟻）化石。該類螞蟻具有一對鐮刀狀大牙（大顎）；其唇基向上延長，在頭上形成一個獨特的“角”。
此后，多個國際研究團(tuán)隊在緬甸琥珀中又發(fā)現(xiàn)了近10種獨角蟻。但該類螞蟻是如何演化而來的？它們是如何利用大牙和角進(jìn)行捕食的？這些問題一直是大家期待解開的謎團(tuán)。
記者從中科院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，美、法、中3國科研人員展開合作研究，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。
與眾不同的黑帝斯蟻
螞蟻是最成功的社會性昆蟲，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》一書中，達(dá)爾文在介紹社會性昆蟲中的不育工蟻時寫道：“（不育工蟻的存在）實際上對我的整個理論是致命的?！?br>自達(dá)爾文時代以來，許多研究人員從不同角度對螞蟻的社會行為起源進(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，人類對螞蟻早期形態(tài)和生態(tài)演化仍然不甚了解。
長期以來，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），極大改變了我們對早期螞蟻演化歷史的認(rèn)識。
2016年，王博團(tuán)隊與美、法等國科學(xué)家合作，對2000余枚來自法國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。該類螞蟻具有一對近乎頭部2倍長的巨型鐮刀狀大牙（大顎），其唇基中部向上延伸，形成一個獨特的“角”，極像獨角獸，因此得名為“獨角蟻”。
如此特化的頭部結(jié)構(gòu)是首次在螞蟻中發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)生螞蟻3個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動，而獨角蟻的大顎卻是垂直運動。
這種奇怪的獨角蟻為什么要長出一個長長的“角”呢？這種“角”究竟起到什么作用？當(dāng)時，王博等科學(xué)家推測認(rèn)為，角或許是為了配合大顎對獵物進(jìn)行捕食。
形態(tài)學(xué)研究確認(rèn)捕食機(jī)制
該研究團(tuán)隊對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。
這獨特的、看似纖細(xì)的“角”，正是幫助黑帝斯蟻捕食相對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)的感覺毛，感知和接近獵物。一旦觸碰到獵物，其嘴下部的一對大牙迅速向上抬起，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)隊建立了化石螞蟻形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫，并選取了46個滅絕和現(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（包括其他獨角蟻）形成了一個很好的單系類群，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“延長的角”在黑帝斯蟻中獨立演化了兩次。
研究團(tuán)隊進(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)測度學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)黑帝斯蟻占據(jù)了一個獨特的形態(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），可能專門捕食不同的獵物。
這次的研究發(fā)現(xiàn)，獨角蟻的大顎和角共同演化，形成了一套精密的耦合系統(tǒng)。獨角蟻特化的捕食行為進(jìn)一步驅(qū)動了該類群的輻射演化。盡管獨角蟻在白堊紀(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。 頂: 5踩: 98158