“冬虫夏草”这一独特生命体,是由真菌寄生于蝙蝠蛾幼虫所形成。这种真菌隶属于线虫草属,该属下拥有超过300个不同的物种。在这些物种中,大约有三分之一的种类是专门寄生于蚂蚁的。
真菌能够侵入蚂蚁的肌肉组织,进而操控蚂蚁的行为:原本在地面活动的蚂蚁邢台市应急管理宣传教育培训中心,会被驱使着攀爬至高处,以协助真菌散播其孢子。在这种状态下,蚂蚁彻底丧失了自主性,变成了真菌的“奴隶”,人们将其称作“僵尸蚂蚁”。
化石数量有限,导致科学家对线虫草的起源时间及其与昆虫的“协同进化”过程一直缺乏明确的认识。
中国科学院南京地质古生物研究所等科研机构,于缅甸境内距今约1亿年的克钦琥珀中,成功发掘出两枚形态保存完好的线虫草化石,这一发现为揭示线虫草的早期演化历程提供了重要线索。
01
琥珀“封印”的虫草化石
这两枚化石分别名为古蚁古线虫草和塔蝇古线虫草。
琥珀宛如“历史的宝瓶”,完美保留了距今一亿年前的景象:古老的蚂蚁和古线虫草寄生于原始蚂蚁的幼虫体内,它们从蚂蚁后胸的腺体开口处缓缓钻出;而塔蝇古线虫草则寄生于白垩纪时期的塔蝇科昆虫头部,其子实体如同细小的棍棒,从昆虫的头颈连接处缓缓生长。
古蚁古线虫草的显微照片(a)以及通过光学显微镜获得的Micro-CT三维重建图像(d、e、i、j),同时,这些图像还与现存线虫草的形态进行了详细对比(f-h、k)。
塔蝇古线虫草在光学显微镜下的图像(a-e),还有它们与现存线虫草形态的对照图(f-h)。
借助显微CT等高精度检测手段,研究团队观察到,这两枚线虫草化石的内部构造与现代虫草极为接近。
古蚁古线虫草的子囊壳,这种真菌繁殖的重要结构,其形态与现存的“蜂头虫草分支”相近;同时,塔蝇古线虫草的整体外形,也与这一类虫草极为相似。
这是人类首次发现线虫草寄生蚂蚁幼虫的直接证据。
这两块化石不仅揭示了线虫草对膜翅目昆虫,尤其是蚂蚁,以及双翅目昆虫,即蝇类,的早期寄生现象,而且揭示了一个重要发现:那个时代的原始蚂蚁已经具备育幼习性,工蚁会通过口对口的方式喂养幼虫,食物中可能含有真菌孢子;一旦发现幼虫生病,工蚁便会将病患幼虫抛弃出巢,以防止疾病在群体中传播。这种行为体现了蚂蚁高度组织化的社会性特征,是其真正社会性的初步形态。
02
线虫草的“宿主转换史”
研究进一步揭示了线虫草的“宿主转换历程”。通过对现存虫草的寄生关系进行深入分析,研究团队推断,线虫草最初寄生于鞘翅目昆虫,例如甲虫,随后在白垩纪时期,其寄生对象逐渐转变为膜翅目昆虫,如蚂蚁,以及鳞翅目昆虫,包括蛾子和蝴蝶。
对线虫草属主要类群分化年代的推测以及其祖先宿主的特性进行了分析,其中,不同的颜色标识了不同的宿主种类。
这种转变的核心要素是所谓的“环境相似性”。鞘翅目、膜翅目以及鳞翅目的幼虫,众多种类栖息于腐朽的木材或土壤之中,这种相近的生存环境使得线虫草能够更加容易地实现“换宿主”的过程。
白垩纪正是这些昆虫的辉煌时期,其中鳞翅目昆虫,尤其是蛾类和蝴蝶,以及膜翅目昆虫如蚂蚁,它们的数量开始迅速增长,这为线虫草提供了更为丰富的宿主资源。
线虫草在白垩纪时期便开始关注蚂蚁的基干类群,而那些蚂蚁的远亲及其后代,如今已成为线虫草最为丰富的宿主群体。
03
化石还原亿年前生态画卷
这项研究不仅揭示了线虫草家族曾经的样貌,而且描绘了中生代陆地生态系统的栩栩如生画面:在一亿年前的森林中,原始蚂蚁正在抚养幼虫,线虫草悄然操纵宿主传播其孢子;蛾类和蝴蝶在腐朽的木材上产卵,成为虫草的新宿主,真菌与昆虫的协同进化已然启动。
白垩纪时期蚂蚁、蝇类与古线虫草的古生态重建图(杨定华绘制)
琥珀中的“僵尸蚂蚁”与现今森林里的虫草,它们的演化历程长达亿年,揭示了物种进化与自然环境之间相互影响的密切关系。真菌依赖昆虫作为寄主,而昆虫在适应过程中也在不断进化。
论文链接:
该研究明确指出,相关数据表明,这一发现对于理解该领域的科学进展具有重要意义,并且该文献的引用标识符为https://doi.org/10.1098/rspb.2025.0407。