自然界中,不少(shǎo)动物演化出了神奇的“伪装术”,帮助(zhù)他们躲避天敌或(huò)捕捉猎物。拟态(tài)是其中比较常(cháng)见的一种,如竹节虫拟态树枝、螽斯拟态树叶等。但在漫长的(de)地质历史中,昆虫的这些伪装本领(lǐng)是如何起(qǐ)源以及演化的,我(wǒ)们知(zhī)之甚少。近日,中国(guó)科学院南京地质古(gǔ)生物研究所用人工智能技术对(duì)一亿年前白垩纪缅(miǎn)甸琥珀进行定量化计算,成功判定了昆(kūn)虫拟(nǐ)态植物最早的的化石(shí)记录,相关研究成果(guǒ)近日在线发(fā)表在《历史生物学(xué)》上。
“本次(cì)发现的拟(nǐ)态植物昆虫为(wéi)直翅(chì)目蚤(zǎo)蝼科的昆虫,该物种被命名为(wéi)王氏拟叶(yè)蚤蝼。” 研究员王博介绍(shào),从形态上观察(chá),拟叶蚤蝼(lóu)与同时期苔(tái)类和卷柏类植物(wù)表现(xiàn)出了极高的相似性:中足(zú)腿节(jiē)与胫节(jiē)折(shé)叠后,与卷柏类植物(wù)的(de)小叶(yè)极度相似;后足腿节异常膨大,与卷(juàn)柏类(lèi)等植物的叶片极其相似(sì)。经过度量,拟(nǐ)叶(yè)蚤蝼与卷柏类等植物在尺寸上也极为接(jiē)近,更加证明了拟(nǐ)叶蚤蝼的拟(nǐ)态行为。
随后,他(tā)们使用孪生神经网络对地质历史(shǐ)时期(qī)的(de)拟态行为进(jìn)行了定量分析,并提供了一套初步的定量判定模型(xíng)与方法。王博(bó)告诉记者,孪(luán)生神经网络是近(jìn)年来新发(fā)展的(de)人工智能分析技术(shù),被广(guǎng)泛(fàn)应用于图像相似度(dù)衡量中。其主要利用(yòng)对抗的思想,每次输入一对图片,使得(dé)经算法优化的目标与相似图像对距离(lí)更小,不相似的图像对之间距离更大。孪生神经(jīng)网络还可(kě)以提取(qǔ)肉眼无法观察(chá)到的(de)多维信息,从而对不(bú)同图片之间的语义(yì)距离进行定量化计算。由此,便可以(yǐ)定(dìng)量化计算出(chū)不同图(tú)像之间(jiān)的不相似度数(shù)值,从(cóng)而客观地判断不同图(tú)像之间的相似性。
“孪生神经网(wǎng)络的定量化计算(suàn)进一(yī)步证明(míng)拟叶蚤蝼的拟态(tài)行为。使用(yòng)相似图像对数据集的1836个图像对对孪生神经(jīng)网络进行初步训练,得出现生昆虫是否拟态的判定(dìng)值(zhí)域。” 王博解释,通过计算得出的判定值域确认化石中昆虫是否拟态。
此(cǐ)次研究(jiū)发(fā)现(xiàn)了七枚覆物伪(wěi)装昆虫,涉及两(liǎng)大类昆虫(啮虫目和半翅(chì)目蟾(chán)蝽科)。其中六枚啮虫(chóng)目(mù)昆虫包括三个(gè)形态种类,一枚蟾(chán)蝽科(kē)昆(kūn)虫包含一个形态种类。该(gāi)蟾蝽(chūn)科昆(kūn)虫的背上覆盖(gài)有大量(liàng)的碎(suì)屑物,包括土壤颗粒、砂砾(lì)和(hé)植(zhí)物(wù)碎屑等。这类(lèi)昆虫极有可能(néng)利用背部(bù)的(de)刚毛将碎屑物质粘在其(qí)背(bèi)上。研究还发(fā)现在(zài)有花植物大辐射之前(qián),大部(bù)分具有覆物行为的昆(kūn)虫,都已经(jīng)演化(huà)出了覆物伪装这(zhè)一复(fù)杂行为。