长而可消耗的尾翼可以产生感官幻觉，并在被蝙蝠咬后脱落，从而显著提高飞蛾的生存机会。（图片来源：Kawahara实验室；佛罗里达大学鳞翅目与生物多样性麦奎尔中心）科学家们策划了飞蛾与蝙蝠之间的空战，并实验性地改变了飞蛾的翅膀，以重现进化过程，并揭示飞蛾为躲避蝙蝠而制造的声波幻觉。6000多万年来，蝙蝠和飞蛾一直在夜空中进行着一场进化军备竞赛。蝙蝠利用超声波声纳捕食昆虫，而昆虫则通过各种精密的策略来对抗这些捕食者，包括空中杂技、声纳干扰和声波诱饵。之前的研究发现，一些蚕蛾后翅（翅膀下部）上的长而精致的尾巴可以帮助它们防御蝙蝠。当这些尾巴旋转时，它们可以偏转蝙蝠声纳信号，产生感官幻觉，使蝙蝠偏离飞蛾的身体。因此，当蝙蝠俯冲捕食时，它们通常会击中可消耗的尾巴。为了了解哪种翅膀形状最能迷惑蝙蝠，研究人员调查了800多个蚕蛾博物馆标本。这个名为天蚕蛾科的飞蛾家族包括世界上一些最大的飞蛾物种，它们的后翅在长度、形状、颜色和扭曲方面可能差异很大。“在热带地区进行研究时，我们的团队总是很高兴能在光诱捕器中看到这些大型、华丽的天蚕蛾，”研究合著者、爱达荷州博伊西州立大学的感觉生态学家朱丽叶·鲁宾说。“在找到足够多的后翅和尾巴受损的个体后，我们开始认真考虑如何测试这些复杂翅膀形状的进化路径，并量化它们对抗蝙蝠捕食者的表现。”“天蚕蛾科之所以引人入胜，部分原因在于它们的生命史——它们作为成虫只存活一两周，”研究合著者、盖恩斯维尔佛罗里达自然历史博物馆的进化生物学家克里斯·汉密尔顿说。“如果你能躲过哪怕是第一次蝙蝠袭击，你找到伴侣并传递基因的机会就会呈指数级增长。”在分析了这些飞蛾近800个特征后，科学家们创建了一棵详细的家谱，帮助绘制了蚕蛾翅膀的进化图。他们发现后翅形状发生了突然变化，不相关的飞蛾反复以相似的方式进化，这表明某些翅膀形状在偏转蝙蝠方面可能比其他形状更有效。具体来说，全球蚕蛾中演化出了四种后翅形状：短尾、长叶以及两种超长尾。
蝙蝠VS飞蛾
研究人员随后让三种不同种类的蚕蛾与16只大棕蝠进行对抗，以观察不同飞蛾翅膀形状对昆虫的保护效果。他们还实验性地改变了飞蛾翅膀的形状，观察结果，例如用剪刀剪掉后翅的一部分，或用少量胶水将额外的后翅部分粘到翅膀上。超声波麦克风和高速摄像机帮助科学家分析这些对手在战斗中的表现。“蝙蝠与飞蛾的战斗总是令人着迷。这两种动物的翼展大小大致相同，虽然这些蝙蝠是优秀的猎手，经常用整个翼膜包裹飞蛾，但飞蛾也是极其强壮的飞行者，”鲁宾说。“总而言之，它们是势均力敌的对手。”非洲月蛾拥有长尾翼，有尾翼时比没有尾翼时表现好得多。未改造的非洲月蛾有73%的时间能躲避蝙蝠，但尾巴缩短后下降到45%，没有尾巴时下降到34%。另一种有尾物种，月神蛾，表现相似。相比之下，多斑蛾天生无尾翼，在空战中通常只有27%的时间能躲避蝙蝠。然而，将它们的后翅扩大到与非洲月蛾和月神蛾相同的大小后，它们的逃逸率提高到56%。
一个带翼的谜团
总而言之，研究人员发现，随着后翅大小和尾巴长度的增加，飞蛾躲避蝙蝠的能力也越来越强。“这是一个非常独特的故事，我们发现了推动某个性状进化的机制，而且这个性状的存在与否与生存能力的变化以及物种形成和灭绝之间的差异（新物种出现和灭绝的速度）有关，”汉密尔顿说。为什么进化偏爱一些蚕蛾物种的短尾巴仍然是一个谜。可能的答案是，雌性在这些物种中更喜欢这种尾巴，或者短尾巴提供了一些飞行优势，或者仅仅是这些血统中没有发生长尾巴的突变。“这是一个悬而未决的问题，我们希望在未来的研究中深入探讨，”鲁宾说。未来的研究还将调查这些飞蛾在野外如何与蝙蝠互动，“以便更好地了解这些战斗如何在夜空中展开，”鲁宾说。“利用最先进的技术，我们还计划记录这些复杂飞蛾翅膀形状反射的回声，以了解蝙蝠可能如何感知其目标猎物。”科学家们于7月4日在线在《科学进展》杂志上详细阐述了他们的发现。
