Ceratocanthinae의 집합체의 진화

Jun 08, 2023

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 777(2022) 이 기사 인용

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Conglobation은 다양한 동물 그룹에서 독립적으로 발생하는 적응 행동입니다. 여기서 우리는 몸 세 부분을 단단한 공으로 굴릴 수 있는 능력을 가진 딱정벌레 그룹인 Ceratocanthinae의 집합체 진화를 연구합니다. 여기서는 이 능력이 중생대에 단 한 번만 진화했음을 암시합니다. Ceratocanthinae의 높은 방어력은 구형 몸체 모양뿐만 아니라 등쪽 큐티클의 두께와 더 강한 기계적 특성에 기인한다는 증거가 제공됩니다. 우리는 체벽이 두꺼워진 체벽을 포함한 다섯 가지 적응 특성을 추가로 검증하고 서로 다른 신체 부위의 특정 적응이 별개의 진화 사건일 가능성이 있음을 발견했습니다. 마지막으로, 우리는 집단 행동의 기원을 설명하기 위해 "공격자 스트레스" 가설을 제안합니다. 이 작업은 이 그룹에서 집단 행동이 어떻게, 왜 진화했는지 이해하는 데 도움이 됩니다.

일부 동물은 몸을 공 모양으로 구부릴 수 있습니다(즉, 집단 행동). 이 능력은 아르마딜로, 천산갑, 고슴도치1,2,3와 같은 포유류와 일부 절지동물4,5,6에서 특히 잘 알려져 있습니다. 예를 들어, 알약 노래기(Glomerida 및 Sphaerotheriida)4 및 알약 woodlice(Armadillidiidae)5(보충 그림 1a, b)는 모든 신체 세그먼트를 굴려 단단한 공을 형성할 수 있습니다(즉, 완전한 덩어리). 반대로 몸이 세 부분으로만 존재하기 때문에 컬링 동작을 보이는 대부분의 곤충 종은 단순히 느슨한 공(즉, 불완전한 덩어리)을 형성할 수 있습니다. 이러한 곤충에는 Chrysididae (Hymenoptera), Leiodidae, Cybocephalidae, Clambidae (Coleoptera) 및 일부 Blaberidae (Blattoidea) 7,8,9,10,11 (보충 그림 1c, d)가 포함됩니다. 딱정벌레 내에서 Ceratocanthinae(알약 풍뎅이 딱정벌레)는 세 개의 몸통 부분을 말릴 뿐만 아니라 경골을 접는 과정을 통해 단단한 공을 형성할 수 있는 형태학적으로 독특한 그룹입니다(그림 1a). 이는 다윈을 놀라게 한 특징입니다. 그는 "비글" 탐험 중에 그 행동을 "아르마딜로처럼 굴러간다"고 묘사했습니다.

a 완전히 뭉쳐진 딱정벌레의 두 가지 자세: Paulianostes panggoling, 말레이시아(곤충: 딱정벌레목: Ceratocanthinae). b Ceratocanthinae의 집합체의 세 가지 원형: 직선체(Ivieolus brooksi), 불완전한 집합체(Acanthocerodes sp.) 및 완전한 집합체(Synarmostes tibialis). c Ceratocanthinae의 화석 기록. 노란색 별은 Yixian 층(125 Ma)(Mesoceratocanthus tuberculifrons)의 직선 몸체 원형을 가진 화석을 나타내고, 녹색 별은 Kachin 호박(99 Ma)(Palaeopycnus circus Lu, Ballerio & Bai sp. nov)의 불완전한 응집 원형을 가진 화석을 나타냅니다. .) 및 도미니카 호박(15~20Ma)(Germarostes sp.)에서 유래했으며 빨간색 별은 도미니카 호박(15~20Ma)(Nesopalla succini Lu, Ballerio & Bai sp. nov.)에서 나온 완전한 응집 원형을 가진 화석을 나타냅니다. . 빨간색 점선 상자는 여기에 새 보고서가 있음을 나타냅니다. a ©Zhengzhong Huang.

Ceratocanthinae는 Hybosoridae(Coleoptera, Scarabaeoidea)의 하위과이며 현재 44속에 설명된 ~449종을 포함합니다13,14. 그들은 주로 범열대 지역에 분포하며, 성충은 흰개미 둥지/잎사귀/썩은 나무에서 흔히 발견되는데, 그곳에서 곰팡이나 잔해물을 먹는다고 가정됩니다13. 집합체 측면에서 직선체, 불완전 집합체 및 완전한 집합체12,15의 세 가지 원형을 표시합니다(그림 1b, 보충 표 1). 가장 최신의 계통발생학적 분석은 Ceratocanthinae에서 응집 능력이 단 한 번만 진화했다는 가설을 뒷받침합니다13,16. 현재까지 이 아과에는 두 개의 멸종된 종만 알려져 있습니다. 하나는 응집 능력이 없는 직선형 중생대 종(Ceratocanthinae에 대한 속성은 의심스럽습니다)17과 불완전한 응집체를 가진 하나의 신생대18,19(그림 1c)입니다. 따라서 이 그룹의 초기 역사와 진화는 잘 알려져 있지 않습니다.