在日本,发现了两个新鉴定的物种:Aphanerostethus magnus(被称为Oo-daruma-kuchikakushi-zoumushi)和Aphanerostethus japonicus(称为Nippon-daruma-kuchikakushi-zoumushi)。值得注意的是,Aphanerostethus japonicus也位于冲绳的Yanbaru国家公园。这项研究标志着第一次使用X射线微型断层扫描技术来去除妨碍可见性的鳞片,并检查形态学差异以进行分类。
杰克·路易斯(Jake Lewis),一名在冲绳科学技术大学(OIST)环境科学与信息学部门工作的昆虫学家,对象鼻虫这一广泛的甲虫类别有着浓厚的兴趣,该类别包含了许多拥有类似鼻子的口器(称为喙)的物种。象鼻虫在生态系统中发挥着重要作用,协助授粉和分解;然而,一些物种因对农田和森林造成严重破坏而臭名昭著。
通过应用X射线微型断层扫描技术——一种利用X射线创建内部结构详细图像的三维成像方法——路易斯及其团队成功去除了遮挡象鼻虫表面的鳞片。分析表明,不同物种间的外表皮存在显著差异,使这种方法成为分类学和分类的有效手段。通过将这一技术与传统光学显微镜和DNA条形码技术结合,研究人员发现、描述并命名了12个新的象鼻虫物种,这些物种来自日本、马来西亚、越南和台湾。这些新鉴定的物种相对较小,长度在1.5到3.0毫米之间。
这两个新物种在日本被发现:Aphanerostethus magnus(Oo-daruma-kuchikakushi-zoumushi)和Aphanerostethus japonicus(Nippon-daruma-kuchikakushi-zoumushi)。后者也可以在冲绳的Yanbaru国家公园被发现。这项开创性的研究利用X射线微型断层扫描技术去除妨碍的鳞片,以分析形态差异,已在期刊Zookeys上记录。
研究人员强调,X射线微型断层扫描有效揭示了物种之间主要的形态学变异,而这些变异在其他技术中往往难以检测。因此,预计这一方法将在识别新的昆虫物种中变得更加普及,特别是那些覆盖着鳞片或残骸的物种。
路易斯担任OIST的昆虫标本管理者,也是该论文的主要作者,他研究了全球各地不同收藏中的标本,包括来自加拿大、德国、日本、马来西亚、台湾和荷兰的标本。主要目标之一是探索X射线微型断层扫描在象鼻虫分类学中的作用。历史上,属名Aphanerostethus的研究相对有限,然而,在全球博物馆收藏中发现了许多未被识别的物种,包括来自日本的两个新识别物种。
使用多种技术发现新物种
研究团队采用了传统的方法,例如光学显微镜和解剖,以注意物种间的区别,包括鞘翅(保护性翅膀覆盖物)上的鳞片、其腿上的刺和喙道的形状(容纳喙的地方)。他们还进行了DNA条形码分析,以分析物种的遗传物质,为八种被检查的物种创建了一个系统发育树。有些物种仅靠形态学很难区分,但基因测序提供了清晰的区别,增强了新物种识别的证据。
尽管上述技术在分类学中是标准的方法,但研究人员实施X射线微型断层扫描的做法是创新的,它不仅允许对隐藏的外表皮进行详细检查,还能研究后翅。Aphanerostethus属的物种已经进化到缺乏飞行能力,导致其后翅逐渐缩小,在不同物种之间的缩小程度不同。通常,访问后翅需要解剖,但X射线微型断层扫描能够实现对内部解剖的非破坏性分析。这在研究稀有或有价值的标本时尤其重要,因为这些标本不应被解剖或改变。
在某些物种中观察到部分缩小的翅膀为持续的进化过程提供了有趣的洞察:“有些物种几乎完全失去了其后翅,而另一些物种则拥有不具有功能的半翼,且仍保留有脉络图案的残余。后翅缩小的不同阶段不仅与分类学和系统学相关,也揭示出同一组内的不同物种在与历史上重要的器官相关的进化阶段可能各有差异,”路易斯解释道。
支持日本的自然遗产
识别新的象鼻虫物种面临特定挑战,主要有两个原因。首先,象鼻虫展现出显著的多样性,使得全面目录编制成为一项耗时且艰巨的过程。其次,许多象鼻虫物种对其宿主植物非常特定,可能栖息在独特的微环境中,并且作为成虫的活动时间可能很短。举例来说,特定物种可能仅在一种树木上取食,并且仅占据该树的特定区域,如上层冠。还有一些象鼻虫物种是夜行性的,白天观察到它们的机会很少。
这种高度的专业化和自然历史的变异表明,如果没有在不同季节和各种植物部分全天候进行的深入研究,某些物种可能会被忽视。
丹·沃伦博士(Dr. Dan Warren),应用生态学的Gulbali研究所研究员及前环境科学与信息学部门领导,强调了对标本收藏进行投资的必要性:“这些收藏对于发现新物种和监测由于人类活动和自然循环带来的生物多样性的变化至关重要。它们是科学探究和保护生物学的重要工具,”他说。“如果没有对这些收藏及其管理者的足够支持,我们可能会失去关于物种和生态系统的宝贵信息,也许甚至在我们有机会发现它们之前就会失去。”
“这些新发现的象鼻虫物种为日本的自然遗产做出了贡献,尽管它们在生态系统中的作用仍然不太清楚,识别和命名它们是理解其生物学的必要第一步,”路易斯表示。像Yanbaru国家公园这样的保护区域,容纳了新发现的A. japonicus,在维护岛上丰富而独特的生物多样性中扮演着关键角色。