IT之家 10 月 13 日讯，据新华社报道，由中国科学院南京地质古生物研究所与南京师范大学主导的一个国际科研团队，借助系统发育基因组学技术，解决了困扰昆虫学领域超过百年的“古翅类难题”。相关研究于今日在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发布。
该研究证实，蜉蝣和蜻蜓构成一对姊妹群，共同组成了“古翅类”，而古翅类则是拥有可折叠翅膀的新翅类的姊妹支系。
IT之家注：所谓“古翅类难题”，是指蜉蝣目、蜻蜓目以及翅膀能够折叠的新翅类这三类有翅昆虫之间的系统发育关系长期缺乏定论。
在此之前，学术界对于蜻蜓、蜉蝣以及其他有翅昆虫的亲缘关系始终存在分歧，这成为昆虫系统发育研究中最为棘手的节点之一。在此次工作中，团队依托我国丰富的蜉蝣物种资源，新测定了16种本土蜉蝣的核基因组，并整合了百余种昆虫的基因组与转录组数据，弥补了以往关键类群样本采集不足的缺陷。
多种系统发育基因组学分析手段的结果均一致支持古翅类的单系性，即蜉蝣目与蜻蜓目互为姊妹群，它们共同构成的“古翅类”才是新翅类的姊妹支系。这一结论修正了长期以来基于形态特征的传统观点。此前部分学者依据古翅类翅膀无法折叠、看似“更为原始”的特征，推测其起源应早于新翅类。新研究则指出，二者分化后各自独立演化出不同的翅基结构：古翅类特化出刚性翅基以适合滑翔或高速飞行，而新翅类则演化出可折叠的翅根关节，便于在狭小环境中活动。
研究还结合13个化石校准点与分子钟数据，更新了有翅昆虫的起源时间。分子钟结果显示，冠群有翅昆虫可追溯至早泥盆世，距今约4.19亿至3.93亿年前；古翅类冠群则起源于晚泥盆世。昆虫翅膀在演化史上仅出现一次，现今的蜂、蝶、蜻蜓的翅膀均源自同一远古共同祖先。新翅类依靠独立的第三腋片旋转将后翅折叠覆盖到腹部的机制，为石炭纪之后新翅类的爆发式辐射奠定了生理与生态基础。
据南京古生物所介绍，该研究还揭示了此前基于组学数据的研究为何未能解决古翅类问题：在早期有翅昆虫快速辐射阶段，不完全谱系分选与基因树估计误差的共同作用，导致约40%的基因树与物种树不一致，使得不同分析方法得出相互矛盾的结论。该研究通过串联法与溯祖法、多种演化模型、拓扑检验及基因位点级信号解剖等分析，系统检验了发育信号。
中国科学院南京地质古生物研究所研究员蔡晨阳表示，昆虫飞上天空是陆地生命演化史上里程碑式的重大革新，翅膀的诞生让昆虫拥有了全新的活动空间，也改变了陆地生态系统的格局。南京师范大学教授周长发指出，两条演化道路并行发展，共同塑造了今天昆虫多样的飞行方式和丰富的物种。
论文第一作者为南京师范大学博士后杜诗雨和南京古生物所博士生王业浩，蔡晨阳研究员与周长发教授为共同通讯作者，美国自然历史博物馆Michael S. Engel教授等参与了研究。
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https://doi.org/10.1073/pnas.2614706123
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