出品：科普中國

製作：一群青桐
監製：中國科學院計算機網絡信息中心

花能給蝴蝶等昆蟲提供花蜜，而蝴蝶等昆蟲能幫助花朵傳(chuan) 粉。那麽(me) 問題來了：地球上，究竟是先有花還是先有蝴蝶？

曾經，大多數科學家認為(wei) 花的出現要早於(yu) 最早的授粉者，蝴蝶和飛蛾之類的昆蟲是隨花而生的。然而，最新研究表明，早在地球上第一種開花植物出現之前，原始蝴蝶就已經存在了。

正在吸食花蜜的琉璃小灰蝶

圖片來源：維基百科

先有蝴蝶還是先有花？科學家是如何知道的？

要知道先有蝴蝶還是先有花，我們(men) 需要知道第一隻蝴蝶和第一朵花誰先出現在地球上，最常見的方法是，找化石。

然而，花的結構比較脆弱，很難被保存，隻有在最幸運的情況下，才會(hui) 形成化石。目前已發現的最古老的花化石，是在西班牙發現的一株水生植物的化石，距今1.3億(yi) 年。

圖片來源：Gomez等/ PNAS

分子生物學的發展，為(wei) 科學家了解花的進化帶來了便利。科學家結合分子係統學和大化石證據，收集了63個(ge) 目，372個(ge) 科，793種植物，13444個(ge) 特征數據，基於(yu) 模型重建了被子植物係統發育的祖先花，發現其可追溯到1.4億(yi) 年前。

利用模型重建的祖先花

圖片來源：Sauquet, H. 2017

蝴蝶和蛾類在分類學上屬於(yu) 鱗翅目昆蟲，最明顯的特征是身上和翅上被覆鱗片，擁有虹吸式口器——長長的喙，便於(yu) 吸食花蜜。和花朵一樣，蝴蝶和飛蛾之類的昆蟲也很難留下化石，可供研究的完整化石非常稀少，但科學家找到了新的突破。

2012年，一個(ge) 致力於(yu) 研究孢子和花粉的古生物學研究團隊在搜尋古老的葉子凋落物和沉積物時，在有機沉積物中發現了一些無法解釋的微小結構。研究者最終發現，這些微小結構是原始鱗翅目昆蟲翅膀的遺骸。

研究人員發現了沉積物中原始的蝴蝶和飛蛾翅膀的證據。

圖片來源：Bass van de Schootbrugge /烏(wu) 得勒支大學照片

根據孢粉學的分析，這些遺骸出現的沉積層形成於(yu) 三疊係-侏羅係過渡時期，大約在2億(yi) 年前。也就是說，鱗翅目昆蟲至少在2億(yi) 年前就已經在地球上出現，而開花植物在1.4億(yi) 年前才開始在陸地上生長，早在開花植物即被子植物出現6000萬(wan) 年之前，原始的蝴蝶和蛾類就已經出現了。

在花朵出現之前，這些原始蝴蝶吃什麽(me) 呢？

在原始鱗翅目昆蟲翅膀的化石發現之前，科學家普遍的觀點是，蝴蝶和飛蛾等昆蟲口器的出現是為(wei) 了適應吸食花蜜而發生的進化。但是，如果擁有口器的蝴蝶和蛾子是在開花植物之前出現的，那麽(me) 它們(men) 是以什麽(me) 為(wei) 食的呢？又是什麽(me) 原因，讓它們(men) 開始以吸食花蜜生存？

考慮到當時地球上的天氣要比現在炎熱幹燥得多，蝴蝶和飛蛾等昆蟲身體(ti) 表麵積比較大，體(ti) 內(nei) 水分容易丟(diu) 失，科學家的一個(ge) 猜想是，為(wei) 了適應當時炎熱幹燥的氣候，原始昆蟲進化出了虹吸式的喙，便於(yu) 有效攝入液體(ti) 、補充迅速流失的水分。也就是說，早期蝴蝶和飛蛾的喙是用來“喝水”的。

最初，它們(men) 可能是靠吮吸水滴和破損葉片和樹幹的滲出物生存。直到今天，仍然有少數蝴蝶保留了這種原始特性。例如，枯葉蛺蝶和琉璃蛺蝶主要以腐爛的水果或葉樹幹蟲蛀傷(shang) 口流出的樹液為(wei) 食。

枯葉蝶

圖片來源：維基百科

裸子植物出現後，原始蝴蝶和飛蛾繼而發現了原始鬆柏等祼子植物未成熟種子分泌的高營養(yang) 液體(ti) ——傳(chuan) 粉滴。傳(chuan) 粉滴中含有多種糖類物質，包括果糖、葡萄糖和蔗糖，蝴蝶很快就喜歡上了營養(yang) 豐(feng) 富的傳(chuan) 粉滴的甜。

在開花植物出現之後，昆蟲被花蜜吸引，在吸食花蜜的同時，也幫助花朵傳(chuan) 粉，雙方最終形成互利關(guan) 係，共同進化。

最後需要提醒的是，雖然目前確定的證據顯示花朵隻存在了一億(yi) 四千萬(wan) 年之久，但一些環境上的證據顯示它們(men) 存在的時間或許有更久。畢竟，我們(men) 不能回到開花植物開始出現的時間，對被子植物起源的了解，也隻能通過化石或是已有的分子技術手段。

或許，在未來，我們(men) 能幸運地發現新的化石證據。亦或是隨著技術的不斷發展，我們(men) 能發現存在更久的開花植物，開花植物與(yu) 昆蟲的關(guan) 係還會(hui) 被重新定義(yi) 。

不斷發現、不斷證明、不斷推翻，科學不就是如此重複的過程嗎？

參考文獻：

First ever flower, 140 million years ago, looked like a magnolia. By Mario Vallejo-Marin, University of Stirling

Sauquet, H., von Balthazar, M., Magallón, S. et al. The ancestral flower of angiosesperms and its early diversification. Nat Commun 8, 16047 (2017).

Van Eldijk T J B , Wappler T , Strother P K , et al. A Triassic-Jurassic window into the evolution of Lepidoptera[J]. Science Advances, 2018, 4(1):e1701568.


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