为什么蝴蝶喜欢吸花蜜？
出品：科普中国
制作：一群青桐
监制：中国科学院计算机网络信息中心
花可以为蝴蝶等昆虫提供花蜜，蝴蝶等昆虫可以帮助花授粉。那么问题来了：地球上，是先有花还是先有蝴蝶？
一度，大多数科学家认为花出现在最早的传粉者之前，蝴蝶、飞蛾等昆虫与花同生。然而，最新的研究表明，早在地球上第一种开花植物出现之前，原始蝴蝶就已经存在了。
玻璃小灰蝶吮吸花蜜(来源：维基百科)
先有蝴蝶还是先有花？科学家是如何知道的？
要想先知道是蝴蝶还是花，我们需要先知道地球上出现的是哪一种。最常见的方法是找化石.
然而，花的结构是脆弱的，难以保存。化石只有在最幸运的情况下才会形成。目前发现的最古老的花卉化石是在西班牙发现的一种水生植物的化石，距今1.3亿年。
图片来源：戈麦斯等人/PNAS
分子生物学的发展给科学家了解花的进化带来了便利。将分子系统学与大化石证据相结合，科学家收集了63目372科793种植物的13444个特征数据，基于该模型重建了被子植物的系统发育祖先花，可追溯到1.4亿年前。
由模型重建的祖先花(来源：Sauquet，H. 2017)
蝴蝶和飞蛾在分类学上属于鳞翅目昆虫。最明显的特征是身体和翅膀上长满鳞片，长喙，有虹吸式口器——，方便吮吸花蜜。
像花一样，蝴蝶、飞蛾等昆虫很难留下化石，完整的化石可供研究的也很少，但科学家们有了新的突破。
2012年，一个致力于孢子和花粉研究的古生物研究团队在寻找古代落叶和沉积物时，在有机沉积物中发现了一些无法解释的微观结构。研究者最终发现，这些微小结构是原始鳞翅目昆虫翅膀的遗骸。
研究人员在沉积物中发现了原始蝴蝶和蛾子翅膀的证据(来源：巴斯范德肖特布鲁格/乌特勒支大学照片)
研究人员在沉积物中发现了原始蝴蝶和蛾子翅膀的证据。
根据孢粉分析，这些遗迹的沉积物形成于三叠纪至侏罗纪的过渡时期，距今约2亿年。也就是说，鳞翅目昆虫至少在2亿年前出现在地球上，而开花植物仅在1.4亿年前才开始在陆地上生长，早在开花植物即被子植物出现6000万年之前，原始的蝴蝶和蛾类就已经出现了。
在花朵出现之前，这些原始蝴蝶吃什么呢？
在发现原始鳞翅目昆虫翅膀的化石之前，科学家
遍的观点是，蝴蝶和飞蛾等昆虫口器的出现是为了适应吸食花蜜而发生的进化。但是，如果拥有口器的蝴蝶和蛾子是在开花植物之前出现的，那么它们是以什么为食的呢？又是什么原因，让它们开始以吸食花蜜生存？考虑到当时地球上的天气要比现在炎热干燥得多，蝴蝶和飞蛾等昆虫身体表面积比较大，体内水分容易丢失，科学家的一个猜想是，为了适应当时炎热干燥的气候，原始昆虫进化出了虹吸式的喙，便于有效摄入液体、补充迅速流失的水分。也就是说，早期蝴蝶和飞蛾的喙是用来“喝水”的。
最初，它们可能是靠吮吸水滴和破损叶片和树干的渗出物生存。直到今天，仍然有少数蝴蝶保留了这种原始特性。例如，枯叶蛱蝶和琉璃蛱蝶主要以腐烂的水果或叶树干虫蛀伤口流出的树液为食。
枯叶蝶（图片来源：维基百科）
裸子植物出现后，原始蝴蝶和飞蛾继而发现了原始松柏等祼子植物未成熟种子分泌的高营养液体——传粉滴。传粉滴中含有多种糖类物质，包括果糖、葡萄糖和蔗糖，蝴蝶很快就喜欢上了营养丰富的传粉滴的甜。
在开花植物出现之后，昆虫被花蜜吸引，在吸食花蜜的同时，也帮助花朵传粉，双方最终形成互利关系，共同进化。
最后需要提醒的是，虽然目前确定的证据显示花朵只存在了一亿四千万年之久，但一些环境上的证据显示它们存在的时间或许有更久。毕竟，我们不能回到开花植物开始出现的时间，对被子植物起源的了解，也只能通过化石或是已有的分子技术手段。
或许，在未来，我们能幸运地发现新的化石证据。亦或是随着技术的不断发展，我们能发现存在更久的开花植物，开花植物与昆虫的关系还会被重新定义。
不断发现、不断证明、不断推翻，科学不就是如此重复的过程吗？
参考文献：
[1] First ever flower, 140 million years ago, looked like a magnolia. By Mario Vallejo-Marin, University of Stirling
[2] Sauquet, H., von Balthazar, M., Magallón, S.et al.The ancestral flower of angiosperms and its early diversification.Nat Commun8,16047 (2017).
[3] 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.
