A metamorfose dos insetos parece um processo quase mágico. Então, como — e por que — ela evoluiu? (Reza Alfiansyah via Getty Images) Como evoluiu a metamorfose? Quando uma lagarta eclode do ovo, passa as primeiras semanas de vida comendo o máximo que consegue. Em seguida, pendura-se de cabeça para baixo em uma folha ou caule e troca de pele, revelando o casulo. Lá dentro, o corpo da lagarta se decompõe e células especializadas, chamadas discos imaginais, começam a formar a estrutura da borboleta que emergirá. Em poucas semanas, ela estará pronta para acasalar e recomeçar todo o processo.  O processo de metamorfose é tão estranho que quase parece ficção científica. Mas como um ciclo de vida tão peculiar surgiu?  A resposta remonta a cerca de 480 milhões de anos atrás, aos primeiros insetos da Terra. Esses insetos não passavam por grandes transformações metamórficas ao longo de suas vidas, como sugerem as evidências fósseis; eles simplesmente emergiam de seus ovos como versões menores de si mesmos na fase adulta. À medida que envelheciam, trocavam de pele para crescerem cada vez mais. Hoje, ainda existem alguns insetos que não passam por metamorfose, como os peixinhos-de-prata ( Lepisma saccharinum ) e os insetos da ordem Archaeognatha.  Mas, de acordo com James Truman, biólogo e professor emérito da Universidade de Washington, algo mudou há cerca de 400 milhões de anos. Pequenas mutações genéticas fizeram com que as fases adulta e juvenil dos insetos tivessem aparências diferentes — um fenômeno chamado metamorfose incompleta. Em vez de eclodirem como versões minúsculas de si mesmos na fase adulta, os insetos que passam por metamorfose incompleta — chamados de insetos hemimetábolos — começam suas vidas na chamada fase ninfal.  As ninfas ainda se assemelham vagamente aos seus parentes adultos, mas também possuem pequenas estruturas onde as asas se desenvolverão. A cada muda, essas estruturas se desenvolvem ainda mais, até que a muda final revele asas adultas funcionais. Essas asas foram o que tornou a metamorfose incompleta um grande avanço evolutivo para os insetos — as asas são tão delicadas que seria difícil eclodir com asas totalmente funcionais, então era mais fácil que as asas se desenvolvessem junto com os insetos ao longo de suas vidas.  Após aproximadamente mais 50 milhões de anos, disse Truman, mais mutações genéticas alteraram ainda mais os estágios iniciais da vida dos insetos. Essas mudanças genéticas criaram insetos holometábolos, que são insetos que sofrem metamorfose completa. Em vez de eclodirem de seus ovos como ninfas, esses insetos começaram a emergir como larvas — criaturas semelhantes a vermes que não se parecem em nada com seus pais.  "A identidade dos pais não se reflete de forma alguma na identidade dos filhotes. Não há nenhuma semelhança", disse Truman à Live Science. "O termo [em latim] para 'larva' significa 'máscara', e de fato, o estágio larval mascara o estágio adulto."

Um gafanhoto-do-deserto adulto ao lado de duas ninfas. (Dick Culbert de Gibsons, BC, Canadá, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons) benefícios evolutivos Hoje, existem cerca de 5,5 milhões de espécies de insetos na Terra , e mais de 80% delas passam por metamorfose completa. A metamorfose provavelmente obteve tanto sucesso porque proporciona aos insetos muitas vantagens evolutivas, a primeira das quais foi o voo. Os insetos hemimetábolos foram os primeiros animais a desenvolver asas funcionais e alçaram voo muito antes de qualquer vertebrado.  "Durante 100 milhões de anos, os insetos tiveram o ar como seu parque de diversões", disse Truman. "Foi essa capacidade que realmente permitiu que os insetos dominassem." A metamorfose completa apresenta ainda mais vantagens. Como os estágios larval e adulto são muito diferentes, juvenis e adultos podem se especializar em atividades distintas; geralmente, as larvas passam a maior parte do tempo se alimentando, enquanto os insetos adultos se dedicam mais à reprodução. Em alguns casos, os adultos de certas espécies, como a mariposa-luna ( Actias luna ), sequer possuem boca funcional; após a metamorfose, passam o resto de suas curtas vidas buscando um parceiro e nunca mais se alimentam. Segundo Truman, a metamorfose também traz benefícios relacionados à competição por recursos, pois adultos e larvas podem ter dietas completamente diferentes. Em muitas espécies, as larvas se alimentam de recursos de curta duração, como carcaças e minhocas, enquanto os adultos se alimentam de recursos de longa duração, como néctar. Isso significa que larvas e filhotes não competem pelo mesmo alimento, permitindo que um número maior de indivíduos de cada faixa etária sobreviva.

Comparação entre os estágios larval e adulto do besouro Hércules. (kittikornphongok e MD Al-amin / 500px via Getty Images) Mistérios da Metamorfose Embora as vantagens evolutivas da metamorfose completa sejam claras, os detalhes de como esse processo complexo evoluiu pela primeira vez permanecem obscuros. "Existem duas escolas principais", disse Xavier Bellés Ros, pesquisador honorário do Conselho Superior de Investigações Científicas da Espanha, em um e-mail para a Live Science.  Uma ideia, defendida por Bellés Ros, propõe que a metamorfose completa evoluiu à medida que o estágio de ninfa se dividiu nas fases larval e pupal. A corrente oposta, apoiada por pesquisadores como Truman, argumenta que o estágio larval se originou de uma fase embrionária conhecida como proninfa, a breve fase em que um inseto começa a emergir do ovo. Os cientistas conhecem alguns dos genes-chave que controlam os estágios larval, pupal e adulto de insetos com metamorfose completa. "Cada estágio parece ser controlado por um gene regulador mestre", disse Truman. O que ainda não está claro é como esses mesmos genes funcionam em insetos mais simples que se desenvolvem sem transformações tão drásticas. Ainda assim, os pesquisadores afirmam que os mistérios persistentes da metamorfose fazem parte do seu fascínio. "Depois de 30 anos trabalhando com isso (e ainda estou trabalhando), desvendei apenas alguns mistérios", disse Bellés Ros. "Ainda há muito trabalho a ser feito, trabalho que certamente será fascinante para as futuras gerações de entomologistas." — Escrito por Marilyn Perkins , editado por Laura Geggel e Laura Mondragon

 

Evidência descobriu que insetos são possivelmente capazes de sentir dor

por Bob Yirka, Phys.org

Crédito: Unsplash/CC0 Public Domain

Um trio de pesquisadores, dois da Queen Mary University de Londres, o outro da Universidade de Teerã, encontrou evidências que sugerem que os insetos podem ser capazes de sentir dor. Em seu artigo publicado em Proceedings of the Royal Society B , Matilda Gibbons, Lars Chittka e Sajedeh Sarlak, descrevem problemas que encontraram ao tentar descobrir se os insetos sentem dor e a lógica que usaram para mostrar sua possibilidade.

Pesquisas anteriores e evidências anedóticas sugeriram que os insetos não sentem dor. Por causa disso, os humanos acharam fácil prejudicá-los ou matá-los. Nesse novo esforço, o trio de pesquisa sugere que nossas suposições podem estar erradas.

Os pesquisadores começaram observando que pesquisas anteriores mostraram que animais e insetos têm sistemas fisiológicos que reagem ao que nos animais seria descrito como uma experiência dolorosa. Essas experiências foram separadas no que veio a ser conhecido como nocicepção - a diferença entre responder fisicamente a um trauma físico e qualquer possível dor associada ao evento. Ambos respondem se você cortar uma das pernas de um inseto, por exemplo. 

Mas o que não ficou claro é se isso é doloroso para os insetos. Para ajudar a responder a essa pergunta, os pesquisadores usaram o que veio a ser conhecido como ordem descendente de nocicepção – onde o comportamento de nível superior pode ser associado a um evento prejudicial.

Os seres humanos demonstraram ser capazes de interromper uma resposta à dor se ocorrer durante uma emergência – algumas pessoas não percebem que foram feridas em um acidente de carro, por exemplo, até serem tratadas em um hospital. Pesquisas anteriores mostraram que isso é possível porque um evento tão traumático pode levar o cérebro a começar a produzir opiáceos. Os insetos não produzem opiáceos, observam os pesquisadores, mas produzem outros neuropeptídeos que podem servir ao mesmo propósito. Eles descobriram que esses neuropeptídeos são produzidos em insetos durante eventos traumáticos , sugerindo que eles são capazes de ordem descendente de nocicepção, o que é uma possível evidência de que eles sentem dor.

Os pesquisadores sugerem que mais trabalho precisa ser feito para determinar se os insetos realmente sentem dor e, se sentirem, como abordar as questões éticas em torno de seu tratamento por seres humanos, causando-lhes danos.

---

Explorar mais

Insetos sentem dor crônica após lesão

---

Mais informações: Matilda Gibbons et al, Descending control of nociception in insects?, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2022). DOI: 10.1098/rspb.2022.0599

Informações do jornal: Proceedings of the Royal Society B 

Descoberto o primeiro inseto sul-americano que emite luz azul

18 de setembro de 2019

André Julião  |  Agência FAPESP – Pesquisadores brasileiros descobriram em uma reserva da Mata Atlântica uma larva de mosquito capaz de emitir luz azul – algo inédito na América do Sul. Embora diferentes insetos e fungos bioluminescentes sejam conhecidos no continente, todos emitem luz nas cores verde, amarelo ou vermelho. A nova espécie, nomeada Neoceroplatus betaryiensis, foi descrita na revista Scientific Reports.

Larva de mosquito encontrada no município paulista de Iporanga tem propriedades bioluminescentes somente observadas em espécies da América do Norte, Ásia e Nova Zelândia; estudo abre caminho para novas aplicações biotecnológicas (foto: Henrique Domingos / IPBio)

 

“Essa larva foi encontrada durante uma coleta de cogumelos bioluminescentes e chamou a atenção por emitir luz azul. Fungos e vagalumes não emitem essa cor de luz, então só podia ser um novo organismo”, disse à Agência FAPESP Cassius Stevani, professor do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) e coordenador do trabalho.

A pesquisa integra o Projeto Temático “Quimiexcitação eletrônica em sistemas biológicos: bioluminescência e 'foto'química no escuro”, coordenado por Etelvino José Henriques Bechara, professor do IQ-USP.

Segundo Stevani, espécies emissoras de luz azul só haviam sido identificadas na América do Norte, Nova Zelândia e Ásia. A larva bioluminescente foi encontrada na Reserva Betary, área particular de Mata Atlântica localizada no município de Iporanga e vizinha ao Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (Petar), no sul do Estado de São Paulo.

Participaram da expedição de coleta o biólogo Isaias Santos e o norte-americano Grant Johnson, bolsista de treinamento técnico da FAPESP. Ambos trabalham no Instituto de Pesquisas da Biodiversidade (IPBio), organização que administra a Reserva Betary e realiza atividades de turismo, educação ambiental e pesquisa na propriedade, que abriga boa parte das espécies de cogumelos bioluminescentes do mundo.

A descrição do novo inseto bioluminescente foi realizada pela entomóloga Rafaela Falaschi, que atualmente realiza estágio de pós-doutorado na Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG). O nome N. betaryiensis foi escolhido em referência à reserva Betary.

Diferenças no padrão de luz

De acordo com Stevani, os indivíduos adultos da espécie não emitem luz, apenas as larvas, que vivem escondidas em troncos e são dotadas de três lanternas – uma na cauda e outras duas próximas aos olhos.

Dentre os exemplares coletados, porém, os pesquisadores encontraram um que emitia luz de vários pontos ao longo do corpo. A larva foi levada ao laboratório, tornou-se uma pupa (também bioluminescente), mas, em vez de dar origem a um mosquito como seria esperado, dela saiu uma vespa.

Os pesquisadores concluíram que a vespa também pertence a uma nova espécie da família Ichneumonidae, conhecida por depositar os ovos dentro de larvas de outros insetos, que acabam gerando vespas adultas. Ainda não se sabe, porém, se o padrão diferente de luz observado na larva ocorreu devido à infecção causada pela vespa, se corresponde a uma espécie nova de mosquito ou se estaria relacionado com o dimorfismo sexual da N. betaryiensis, ou seja, com características morfológicas que diferenciam fêmeas e machos.

Novo sistema

Além da importância para o conhecimento da biodiversidade, a descoberta da espécie emissora de luz azul – bastante rara entre esses organismos – traz a possibilidade de se desvendar um novo sistema de bioluminescência, que poderia dar origem a novas aplicações analíticas ou biotecnológicas, como marcação de células ou genes específicos em estudos biológicos ou biossensores de poluição, por exemplo.

Como todo ser bioluminescente, a nova espécie gera luz a partir da reação de um substrato – a luciferina – e uma enzima que a catalisa – a luciferase. Para realizar a separação dos dois compostos, os pesquisadores fazem um extrato dos animais e o separam em duas porções.

Uma continua conservada em gelo, com todas as enzimas preservadas (luciferase), enquanto a outra é aquecida, de forma que as enzimas sejam eliminadas e só fique o substrato (luciferina).

Para começar a caracterizar o sistema bioluminescente da N. betaryiensis, os pesquisadores do grupo de Vadim Viviani, professor da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em Sorocaba, usaram como ferramenta a luciferina e a luciferase purificadas em seu laboratório a partir de outra espécie com capacidade de emitir luz azul, a Orfelia fultoni, que vive nos Montes Apalaches, nos Estados Unidos e Canadá.

“Graças ao fato de termos a luciferase e a luciferina da O. fultoni já purificadas em nosso laboratório, conseguimos realizar as reações cruzadas com a nova espécie. Em todas as combinações houve emissão de luz. Além disso, mostramos que a larva do mosquito também tem uma proteína que estoca luciferina, chamada anteriormente de SBF (sigla para Substrate Binding Fraction), assim como a O. fultoni. Portanto, ambas as espécies compartilham do mesmo sistema bioquímico”, disse Viviani, que lidera o grupo de pesquisa Bioluminescência e Biofotônica, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Próximos passos

Em 2000, Viviani e os pesquisadores Thérèse Wilson e J. Woodland Hastings realizaram a primeira caracterização do sistema bioluminescente de O. fultoni, durante seu pós-doutorado na Harvard University. Desde então, o pesquisador vem realizando a caracterização bioquímica da luciferina e da luciferase desses mosquitos.

Viviani coordena o Projeto Temático “Bioluminescência de Artrópodes”, financiado pela FAPESP. Recentemente, seu grupo descobriu uma espécie do gênero Neoditomyia em cavernas do parque Intervales, no sul do Estado de São Paulo, que também possui luciferina e a sua proteína de ligação (SBF), mas não emite luz. Quando seu substrato foi misturado com a luciferase de O. fultoni, assim como da nova espécie, no entanto, gerou luz azul (leia mais em: agencia.fapesp.br/28840).

Também do ponto de vista genético, análises mostraram que a nova espécie é próxima da Neoditomyia e de O. fultoni.

Baseados no conhecimento existente sobre as outras espécies, os pesquisadores planejam agora isolar e investigar a luciferase e a luciferina da N. betaryiensis, mais rara e não tão facilmente encontrada como a espécie norte-americana.

“Já dispomos da luciferase e da luciferina da O. fultoni norte-americana e da espécie Neoditomyia de Intervales purificadas e parcialmente caracterizadas em nosso laboratório na UFSCar, o que propiciou a realização deste estudo inicial e facilitará também o isolamento da luciferina e a clonagem da luciferase de Neoceroplatus no futuro”, disse Viviani.

Uma vez isoladas, as substâncias serão clonadas e sua estrutura determinada. A da luciferase, pelo grupo da UFSCar, e a da luciferina, pelo de Stevani no IQ-USP.

“Já temos a fórmula molecular da luciferina. Sabemos quantos átomos de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, enxofre e outros elementos ela tem. Mas não sabemos como esses átomos estão ligados. Precisamos fazer experimentos como de ressonância magnética nuclear para elucidar a estrutura, o que espero que aconteça em breve”, disse Stevani, que coordenou um projeto de pesquisa sobre cogumelos bioluminescentes financiado pela FAPESP (leia mais em: revistapesquisa.fapesp.br/2018/12/05/brilho-construido).

O artigo Neoceroplatus betaryiensis nov. sp. (Diptera: Keroplatidae) is the first record of a bioluminescent fungus-gnat in South America (doi: 10.1038/s41598-019-47753-w), de Rafaela L. Falaschi, Danilo T . Amaral, Isaias Santos, Adão H. R. Domingos, Grant A. Johnson, Ana G. S. Martins, Imran B. Viroomal, Sérgio L. Pompéia, Jeremy D. Mirza, Anderson G. Oliveira, Etelvino J. H. Bechara, Vadim R. Viviani e Cassius V. Stevani, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-019-47753-w.

Bedbugs often parasitize bats, but these flying mammals weren’t the insects’ first love.

Mark Chappell/University of California, Riverside

Bedbugs date back to the time of the dinosaurs, new family tree suggests

By Elizabeth PennisiMay. 16, 2019 , 2:15 PM

Bedbugs are more than just the sneaky appleseed-size blood suckers that have made travelers paranoid about their hotel beds. About 100 species, some living deep inside caves that humans rarely enter, plague bats and birds. Now, scientists have used DNA from more than 30 species to create the first bedbug family tree, and it is full of surprises: For example, the insects are far more ancient than previously thought, dating back to the time of the dinosaurs. And even though researchers can’t say what creature was the lucky recipient of the first bedbug bite, they now know that at least three different kinds came to love human blood over time.

Scientists have recently made progress detailing the evolutionary histories of insects like stink bugs, kissing bugs, and assassin bugs, says Christiane Weirauch, a systematic entomologist at the University of California, Riverside, who was not involved in the new study. But “with bedbugs we have not done too well.” Many species are parasites of bats, and researchers had long assumed that these mammals were their first victims. But bat bedbug species are hard to collect: Many are never found except in the depths of caves where bats roost. “You don’t know how difficult it is to get some of these bedbug species,” Weirauch laments.

Essa inacessibilidade não impediu Klaus Reinhardt, cujo interesse pelos percevejos levou-o a escrever dois tratados sobre a história cultural dos percevejos. Para o estudo da percevejo familiar, este entomologista da Universidade de Tecnologia de Dresden, na Alemanha, e seus colegas obtiveram alguns espécimes de museus e outros pesquisadores. Mas o resto eles perseguiram em áreas atormentadas pela guerra civil, e em cavernas quentes e escuras, onde passaram por guano até os joelhos - somente depois de lidar com toda a burocracia necessária para obter permissão para trabalhar em morcegos em perigo. Depois de coletar milhares de insetos, eles sequenciaram e compararam DNA de 34 espécies para construir a árvore genealógica.

Eles usaram um fóssil de 100 milhões de anos e estimaram taxas de mutação para calcular quando os percevejos apareceram pela primeira vez e quando se diversificaram. Esse trabalho revelou que os percevejos "existiam muito antes de qualquer registro de morcegos", diz Thomas Lilley, ecofisiologista do Museu Finlandês de História Natural, em Helsinque. O fóssil de morcego mais antigo conhecido tem apenas 64 milhões de anos e, de acordo com o novo estudo, os percevejos datam de 115 milhões de anos, até a época dos dinossauros, relatam Reinhardt e seus colegas hoje em Current Biology. "Isso é algo que as pessoas suspeitavam, mas é muito bom tê-lo em preto e branco", diz Weirauch. Além disso, agora parece que os primeiros percevejos evoluíram de um inseto ancestral que já era um sugador de sangue - alguns pesquisadores pensaram que as refeições de sangue vinham depois, depois que os percevejos já haviam se separado de seus ancestrais.

A nova árvore genealógica também traz ideias sobre percevejos e humanos. 

Duas espécies do inseto - Cimex lectularius e a tropical C. hemipterus - normalmente picam as pessoas. 

Anteriormente, os pesquisadores propuseram que os dois tipos surgiram de um ancestral comum e divergiram há cerca de 1,6 milhão de anos, quando o Homo sapiens se separou de uma antiga linhagem humana, o H. erectus. Mas o novo estudo indica que os dois percevejos seguiram caminhos separados há 47 milhões de anos, o que significa que ambos devem ter mudado independentemente para uma dieta humana.

Since then, one or two other bedbug species have switched to human hosts, Reinhardt says. For example, his research on Hopi legends has convinced him that a bedbug known to infect eagles also started to feed on humans. And the human-loving bedbug Leptocimex boueti, which also enjoys bat blood and likely had that mammal as its first host, may have switched to people as global guano mining increased. Together, the evidence suggests “a new species of bedbug conquers humans about every half a million years,” Reinhardt says. Given the ever-growing contact among people, livestock, and wildlife, “It may not even take half a million years,” for another bedbug to start sucking human blood, he adds.

Bedbugs’ host-switching success suggests they are incredibly good at adapting to new situations, notes Coby Schal, a behavioral ecologist at North Carolina State University in Raleigh, who was not involved with work. “Bedbug populations rapidly adapted to global travel, other changes in human behavior, and [insecticides].” And, he predicts, they will continue to do so.

Posted in:

• Plants & Animals

doi:10.1126/science.aay0655

Novo estudo conclui que percevejos percorreram o mundo por 115 milhões de anos

Por Brandon Specktor, escritor sênior | 16 de maio de 2019 11:00 am ET

Crédito: Shutterstock

Se você tiver que suportar o pesadelo de uma infestação de percevejos, considere que, talvez, um pterodátilo tenha tido que lidar com o mesmo aborrecimento.
 
Um novo estudo publicado hoje (16 de maio) na revista Current Biology descobriu que os percevejos existem de uma forma ou de outra há 115 milhões de anos, colocando os perniciosos parasitas na Terra ao mesmo tempo que os dinossauros.
 
Para reconstruir a linhagem de percevejos, uma equipe de pesquisadores passou 15 anos coletando percevejos selvagens de todo o mundo e estudando espécimes em coleções de museus. A equipe comparou o DNA desses buggos modernos para ver como diferentes espécies divergiram no passado, e com que frequência novas espécies surgiram para incomodar humanos e outros hospedeiros em potencial.
 
"A primeira grande surpresa que descobrimos foi que os percevejos são muito mais velhos do que os morcegos, o que todos supunham ser o primeiro hospedeiro", disse o principal autor do estudo, Steffen Roth, do Museu da Universidade de Bergen, na Noruega. Roth e seus colegas descobriram, de fato, que os percevejos bateram os morcegos no planeta por um sólido período de 50 milhões de anos. Esses percevejos antigos eram especializados para parasitar um único hospedeiro, disse Roth - no entanto, não está claro qual foi o hospedeiro. [ Percevejos: a vida de um mini-monstro (infográfico) ]
É possível um T. rex ou um brontossauro já teve que chutar uma horda de percevejos de seus acampamentos? É improvável, segundo os pesquisadores, que os percevejos preferem sugar os animais que têm uma "casa", como um ninho de passarinho, um morcego ou um colchão aconchegante. A maioria dos dinossauros, por outro lado, tendia a não se acalmar, preferindo caçar em rebanhos e migrar de um lugar para outro.
 
Isso é uma boa notícia para os dinossauros, mas uma má notícia para os seres humanos que habitam em casa. Os pesquisadores também descobriram que duas espécies de percevejos modernos que mordem os seres humanos estão no planeta há muito mais tempo do que nós, H omo sapiens , contradizendo a teoria de que essas pragas antigas evoluíram para novas espécies especificamente para sugar nosso sangue.
 
Os pesquisadores agora querem aprender mais sobre como essas criaturas antigas desenvolveram os traços necessários para sugar o sangue do mundo por tanto tempo - e, com sorte, ajudar os humanos a descobrir maneiras melhores de controlá-los.

APRISIONADOS NO TEMPO

Every so often, something incredibly beautiful and delicate comes out of the fossil record. It can be the microscopic fossil of extinct plankton or the near-complete skeleton of a massive dinosaur. Then there are those fossils which show a surprising degree of completeness, presenting real snapshots of a long-lost age. They are the top 10 finest amber fossils ever.

We have had a long relationship with amber, the beautiful petrified tree resin. Amber is mostly orange, reddish or gold in color while sometimes there might even be red or the rare green and blue amber. We use it mostly for jewelry but amber also became important to paleontologists in understanding the ancient world. Once a viscous liquid, it becomes solid upon fossilization, often trapping whatever creatures or other small organisms that originally get stuck in the substance.

Sometimes more surprising things have gotten caught in amber. Collectors and scientists have found not just bugs entombed in tree resin, but even animals as large as lizards, frogs and salamanders can be preserved in impressive detail. Skin, scales, fur and feathers are just some of the incredibly detailed features found in amber. Insects may be caught having sex. Even the reproductive organs of plants cannot escape the sticky clutches of fresh resin.

One thing amber does not preserve however, is DNA. So unfortunately, a Jurassic Park-like scenario will be impossible to create. Nevertheless we have changed our views of the evolution of many smaller beasts thanks to amber’s remarkable ability to preserve. There are so many amazing discoveries to choose from, with fossils ranging from more than 230 to 20 million years old. We at Earth Archives are bringing you our top 10 most incredible amber fossils.

10

Flea with plague bacterium

Image credit: Dr. George Poinar Jr.
Location: Dominican Republic
Age: 20 million years old

We often remember the plague bacterium as the killer that wiped out much of Europe during the Middle Ages. Yet the origins of the plague bacterium date back to before humankind even evolved. One of the world’s foremost amber researchers, Dr. George Poinar Jr. and colleagues from the Oregon State University described a suspicious-looking flea from Dominican amber that was about 20 million years old. Dominican amber is one of the most important kinds of amber there is, often being nearly transparent and coming from the resin of the extinct tree Hymenaea protera. Most Dominican amber preserves remains of neotropical forests that existed in the region between 25 and 20 million years ago. It is mostly found in shades of yellow, although reds and even blues are often mined in this area.

Numerous insects have already been found encased in these ambers so it was not too much of a surprise to find a flea in amber. What came next was the shocker, the discovery of what appeared to be the deadly plague germ in the creature’s body. For a long time it was thought that the plague bug became its current self much more recently. Poinar argued that the germ may or may not be an ancestral form of the plague bacterium or Yersinia pestis. He went on to state that several strains of the disease had evolved and gone extinct over time, so advanced as the new find was, its actual identity was a bit of a mystery at the time.

He did mention however, that the microbe was present in a dried droplet of blood in the flea’s proboscis or sucking mouthparts. This suggested that the germ was being transmitted the same way that modern rat fleas transmit the plague bug, through drinking the blood of their victims. The age of the find puts it around the Early Miocene Epoch, right when mammalian diversity was beginning to explode. At the time, the Dominican Republic was possibly covered by thick tropical forests and the flea had been unlucky enough to get trapped in some freshly flowing resin. Poinar published his findings in 2015, in the Journal of Medical Epidemiology.

Earliest insect parental care

Image credit: Dr. Bo Wang
Location: Myanmar
Age: 100 million years old 

 

 

The earliest example of a motherly insect was discovered in Burmese amber dating back to the Early Cretaceous. Burmese amber, also known as burmite, is found mostly in the Hukawng Valley region of Kachin State, Myanmar. Much of it is approximately the same age, roughly 100 million years old, thus making it the oldest gem-quality amber in the world. This puts burmite as a dinosaur-age amber although we still have no traces of the country’s bigger extinct inhabitants. The mother insect find was published and scientifically described by Chinese paleontologist Dr. Bo Wang, a fellow at the Alexander von Humboldt Foundation, and a team of colleagues from Poland, the UK and China. Dr. Wang has said that 100-million-year-old care of offspring was unknown among insects until now. The find was published in the journal eLIFE. The bug is question is a new genus, named Wathondara kotejai, after a Buddhist goddess. The species name of W. kotejai, meanwhile, comes from late Polish entomologist Jan Koteja.


The bug was an ensign scale insect, a member of a herbivorous species that is still alive today and lives by sucking plant juices. Even today, scale insects look and act in very much the same way. The female Wathondara was wingless, just like modern female scale insects. Attached to her body were 60 eggs, while a waxy cover protected both her and her precious brood from conditions of wet and dry. Even her newly hatched babies, her nymphs, can be seen stuck to her in the amber. It is not often that animals with their brood are found in such incredibly well preserved state, which makes Wathondara a precious rarity in the fossil record.

8

Spider attacking a wasp (acima)

Image credit: Dr. George Poinar Jr.
Location: Myanmar
Age: 100 million years old 

 

Predation among terrestrial arthropods is one other incredible act that is often trapped and preserved in amber, with this example being that of a spider and its victim. The prey insect was a hapless male parasitic wasp that had flown into an orb weaver spider’s web. Even fifteen strands of silk had been found with the dueling minibeasts. Another spider from the same block shows us what might be the first remains of social behavior among spiders. The fossil was found in the Hukawng Valley and described scientifically by amber expert and entomologist Dr. George Poinar Jr.

He and Kentucky-based collector Ron Buckley published their find in the scientific journal Historical Biology in October 2012. Poinar also stated that while there have been finds of spiders and their prey caught in resin, there has never been an actual predator-prey interaction between the two. In this new specimen, the wasp was being actively attacked by the spider, as can be seen in the amber block. So in life, the unfortunate wasp was probably already in the spider’s clutches when the sticky resin flowed over them, entrapping them for 100 million years. According the the scientific team, the wasp belonged to a parasitic genus that is still in existence today. It is a Cascoscelio incassus, a member of a family of wasps that often parasitizes the eggs and young of spiders while the bristly orb-weaver is a species called Geratonephila burmanica.

Ant with parasitic mite (abaixo)

Image credit: Dr. Jason Dunlop
Location: Baltic region of Russia (precise location unknown). Received from the Naturmuseum Senckenberg in Frankfurt
Age: Between 49 and 44 million years old

 

Even insects can have parasites, and one of the deadliest insect parasites is a kind of mite called Varroa that attacks bee and wasp species. These tiny, somewhat furry mites have rounded bodies and run around at incredible speeds as they try to find hosts. These creatures are potent and powerful enough to bring down an entire colony of bees at times, spreading through the hive at an incredible speed. An ancient equivalent has also been discovered, one with habits similar to the Varroa mite, but instead of calmly sitting atop its host, this mite was caught in mid-attack. It was just 0.7 millimeters long, which is about as big as these little creatures get.

The describer of the amber fossil is Dr. Jason Dunlop, an arachnologist at the Leibniz Institute for Evolution and Biodiversity Science in Berlin. He added that the mite was a member of the incredibly widespread Myrmozercon, a genus which is actually quite common even today. Its intended victim was an ant, identified as a Ctenobethylus goepperti by the team. The two animals were found in a block of Baltic amber from Saxony in East Germany, and parts of Russia. This form of amber is called succinite, and often comes from pine resin. The Baltic is home to the most extensive of all amber deposits, and most date back to the Eocene, the same time as the parasitic mite and ant.

Erect harvestman (abaixo)

Image credit: Dr. Jason Dunlop
Location: Myanmar
Age: 99 million years old

 


A relative of spiders, a harvestman or daddy longlegs seems to have had another long appendage, this time not a leg through probably just as mobile when used correctly. Another of Dr. Dunlop’s findings, this harvestman, only a few months into puberty, had been swamped by resin in the Cretaceous forests of Hukawng in Myanmar.

This new and somewhat prodigious finding was published in the journal The Science of Nature by Dunlop and his team. The little male arachnid was a genus named Halitherses grimaldii and its massively elongated penis with a heart-shaped tip is normal for most harvestmen. The genitalia of harvestmen are somewhat different from those of spiders, which often have jaw-based genitals in their pedipalps. Dunlop believes that the daddy longlegs had a post-mortem erection, with blood flowing into its elongated penis just as it died and was covered in resin.

First salamander in amber (abaixo)

Image credit: Dr. George Poinar Jr.
Location: Dominican Republic
Age: 20 million years old

Salamanders are absent from the Caribbean islands today. But one block of amber from this area preserves a salamander nonetheless. Not only that, but it had just gone through a rough spot in its life before succumbing to the viscous resin. One of its legs had been bitten off by an attacking predator before falling into a resin deposit, entombing it forever since the Early Miocene.

Poinar and team, who studied the fossil, said that the salamander was an extinct Palaeoplethodon hispaniolae, a close relative of the numerous salamanders of today’s Appalachians. Even the tree from which the amber came from, is more closely related to East African trees rather than anything in the Caribbean. Thus the find may hold clues to how life on these islands evolved, with the current theory being that these little amphibians rafted onto the islands on floating logs and other forms of vegetation. All these Caribbean salamanders may have gone extinct due to climatic change, says Poinar yet again, having published the find in the journal Paleodiversity.

Plant sex (abaixo)

Image credit: Dr. George Poinar Jr.
Location: Myanmar
Age: 99 million years old

 One of the strangest things ever to be entombed in resin is the act of sex between two flowering plants that actually date back to the earliest days of flowers in general. The diminutive flowers of the Cretaceous Micropetasos burmensis were discovered in a block from Hukawng Valley. Poinar published the study in the December issue of the Journal of the Botanical Research Institute in Texas. He explains that the two plants are doing something very similar to modern flowers, with the anther or male part being inserted into the female part or the stigma. While both the male pollen tubes and female stigma have been found in amber previously, never has sex between plants been discovered, making this one a first in fossils.

First chameleon and gecko ancestors

Image credit: Edward Leo Stanley
Location: Myanmar
Age: 100 million years old

 

 

 Burmese amber continues to surprise us, now with the incredible find of numerous well-preserved lizards stuck in tree resin. There was not just one lizard found in the amber, not two or three but twelve of them in total. The specimens were all collected many years ago from a Hukawng amber mine but only now are the best specimens undergoing study. The finds were described in the scientific journal Science Advances, by Edward Stanley, a University of Florida postdoctoral student in herpetology at the Florida Museum of Natural History. Micro CT-scans of the dime-sized reptiles showed him that he was looking at some of the first geckos and chameleons ever to exist. The state in which they were preserved allowed for the presence of toe pads, teeth, claws and even the scales. Stanley’s team created impressive CT-scanned computer models of the lizards and this allowed them to study the specimens in further detail. Analysis of the gecko for example, revealed that it had the sticky pads for climbing and gripping, just as its modern descendants do today.

Oldest arthropods ever to be preserved in amber

Image credit: Alexander Schmidt, Eugenio Ragazzi and Guido Roghi
Location: Italy
Age: 230 million years old

 The Dolomite Alps of northeastern Italy have revealed plenty of droplets of amber, each between two and six millimeters in length and not that remarkable-looking on the outside. Yet an international team of researchers led by Eugenio Ragazzi and Guido Roghi from the University of Padova and by Alexander Schmidt from the University of Göttingen discovered some of the oldest ever arthropods to be caught in tree resin. There are two genera in the droplets, both gall mites. This in itself is surprising. Gall mites today predominantly feed on flowering plants. Yet these ancient mites date back to the Triassic, to before flowers had evolved. Source: Schmidt A.R. et al., Arthropods in amber from the Triassic Period. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Sep 11; 109(37):14796-801. doi: 10.1073/pnas.1208464109

 


 The researchers classified the two newly known genera as Triasacarus fedelei and Ampezzoa triassica. According both to them and to known amber researcher Dr. David Grimaldi, the finding of two highly advanced and recognizable gall mites so early in time surprised them. The scientists were expecting something much more primitive instead, perhaps a transitional form and not something so developed.

Dinosaur and bird feathers in amber

Image credit: Ryan C. McKellar
Location: Canada
Age: Between 80 and 75 million years old

 

 

 

 The discovery of feathers encased in fossilized resin was one of the most prodigious finds of the last decade. Altogether, 11 specimens were discovered in a Canadian deposit dating back to the Late Cretaceous, the twilight years of the dinosaurs. With a new dinosaur revolution in full swing, the image of the birdlike and active dinosaur has become unavoidable. Feathers have been preserved in the silty and volcanic ash-filled lake sediments of China and reveal not only the evolutionary secrets of birds but also those of other non-bird dinosaurs.

 

 The discovery was published in the journal Science in the year 2011, with Ryan McKellar of the University of Alberta leading the study. Even though the specimens were too delicate and precious to be broken into, advanced microscopy allowed the scientists to look into the blocks of amber to reveal impressive branched structures inside. Most of them seem to have been simple, fur-like insulatory structures while others had a hardened rachis in the middle and resembled flight feathers. They resembled other preserved feathers to a tee, but with an additional surprise to add to the mix. They revealed the color of the actual feathers, with shades of black and brown being preserved. McKellar points out that this is no Jurassic Park scenario, for no traces of DNA exist in the remains.
 

Amber

Back to Fossil Types
Baltic Amber with Inclusion Order Hymenoptera Specimen 8mm Cenozoic; Paleocene; Eocene Yantarny, Kaliningrad, Russia 4.5 cm long x 3 cm wide x 1.5 cm thick Click on specimen to open up a close-up window.
Amber is referred to as petrified tree resin or sap. I prefer petrified tree resin as the term sap refers to fluids transported by xylem or phloem tissues (Raven, Evert, & Curtis, 1981, p. 659). Conifers and some deciduous trees produce resin in response to injury. Resins are viscous liquids that contain volatile terpene compounds and organic solids. Under the right conditions resins polymerize and harden with age, turning into copal. After several million years copal matures into amber. Tree resin breaks down when exposed to drying and oxidation within just a few thousand years. It is not surprising then that amber deposits do not represent forest floor environments. Amber deposits usually represent marine environments. Amber deposits form when resins produced in forests are transported by water to oceans or lakes, where they are deposited into the sedimentary layers. Quick transport and deposition protects the resin from weathering. Once deposited, the resin chemically matures into intermediate forms called copals and finally into amber after millions of years. The amberization process is estimated to take between 2 and 10 million years. However, the type of depositional environment may also affect the time needed for amberization. Amber from Borneo is found in sand and clay sediments deposited in a deep ocean 12 million years ago. The material that comes out of the sandstone has matured into amber, while the specimens from the clay are still copal (Ross, 2010, pp 8-9). Petrified resins have been found in Carboniferous, Triassic, and Jurassic deposits, but represent minute amounts of resins produced inside trees. Resin that collects inside trees does not act as an insect trap. The first occurrence of fossil containing amber is Cretaceous in age. The majority of amber deposits that contain fossils were formed during the Cenozoic (Weitschat & Wichard, 2002, pp.9-10). Fossils entombed in amber are referred to as inclusions. Although the organisms often look complete, most appear to be thinly lined hollow spaces (Weitschat & Wichard, 2002, p. 29). However, under the right conditions the internal organs can be well preserved. The preserved internal organs of a bee exhumed from Dominican amber have been imaged using an electron microscope (Grimaldi & Engel, 2005, p. 59). Studies using scanning electron microscopes as well as transmission electron microscopes have revealed internal organ preservation in Baltic amber spiders and gnats. It seems that many orangisms are preserved through mummification. In the process of mummification, dehydration results in up to a 30% decrease in volume of tissues. The decrease in tissue volume gives the organisms the appearance of an empty husk (Selden & Nudds, 2004, p. 134). The shape of a specimen can be a clue to whether the amber formed inside the tree as an internal resin accumulation or outside the tree as an external resin accumulation. Resin can collect inside the void of a tree, drip off a branch, or flow along the outer bark. Resin that collects inside a tree usually does not contain fossils. Resin that accumulates on the outside of a tree can act as an insect trap. Fossils are almost exclusively found in specimens formed by successive resin flows that collected on the outside of the tree. These specimens are referred to as Schlaube (Weitschat & Wichard, 2002, p. 12). Organisms become trapped in the resin and are then covered by a successive resin flow. You can usually see the plane representing a successive resin flow; it often looks like a fracture in the amber. Amber can represent a brief snapshot in time. Amber has preserved insect developmental stages, mating, egg laying, brood care, feeding, as well as various symbiotic relationships. Amber with and without fossils can be quite valuable so, it is often faked. See Ross (2010) for an excellent discussion regarding materials used to make fake amber and tests that can be used to distinguish real amber from imitations (pp. 11-15).
Spider Cenozoic; Paleocene; Eocene Primorskoje, Kaliningrad, Russia	Spider Cenozoic; Paleocene; Eocene Primorskoje, Kaliningrad, Russia
Insect in Amber	Insect in Amber
Bibliography
Grimaldi, D. & Engel, M.S., (2005). Evolution of the Insects. New York: Cambridge University Press.  Raven, P.H., Evert, R.F., & Curtis, H. (1981). Biology of Plants [3rd Ed]. New York: Worth Publishers, Inc.   Ross, A. (2010). Amber: The Natural Time Capsule. New York: Firefly Books. Selden P. & Nudds, J. (2004). Evolution of Fossil Ecosystems. Chicago: The University of Chicago Press. Weitschat, W. & Wichard, W. (2002). Atlas of Plants and Animals in Baltic Amber. Munchen: Verlag Dr. Friedrich Pfeil. Wilhelm Janzen, J.(2002). Arthropods in Baltic Amber. Germany: Ampyx Verla.