记者今天从中科院南京地质古生物研究所获悉,在12月21日出版的《古昆虫学》期刊上,研究所科研人员发表了一项最新研究,破解了跳蚤地起源之谜,证明跳蚤是特化的蝎蛉,这一发现对于修正现生昆虫系统分类体系具有深远影响。
蚤目(俗称跳蚤)属于节肢动物门、昆虫纲,是一类体型侧扁,外形高度特化,并严格以吸血为生的全变态昆虫(图1)。跳蚤体型很小,通常体长1~3毫米。跳蚤是外寄生昆虫,吸食哺乳动物(包括人类)和鸟类的血液。
蚤目作为昆虫系统演化树上一个独立的分支,得到了许多形态特征(侧扁、无翅、具刺吸式口器、具栉等)和生活习性等证据的支持。然而,跳蚤与其他昆虫目之间的亲缘关系一直是昆虫系统学领域的未解之谜。
早在19世纪,有学者根据外部形态认为跳蚤是鞘翅目(甲虫)的近亲,直到20世纪中后期,支序系统学的奠基人Willi Hennig发现跳蚤与长翅目(蝎蛉)和双翅目(苍蝇、蚊蚋等)的关系密切,三者共同构成吸吻类(Antliophora)。21世纪以来,随着分子系统学和基因组测序技术的发展,跳蚤系统位置的难题并没有得到解决:基于转录组数据的系统发育分析表明蚤目与长翅目构成姊妹群的关系,而基于几个基因串联的系统学分析表明,跳蚤位于长翅目的内部,与雪蝎蛉科(Boreidae)构成姊妹群的关系。
2012年初,中国科学院南京地质古生物研究所黄迪颖研究团队在《自然》(Nature)杂志报道了产自我国内蒙宁城中侏罗世道虎沟动物群(距今约1.65亿年)和辽宁北票早白垩世热河动物群(约1.25亿年)的多样的过渡类型巨型跳蚤,揭示了蚤目的起源与早期演化及其与寄主的关系。跳蚤化石具有很长的刺吸式口器显示了与中生代具长喙的阿纽蝎蛉科(Aneuretopsychidae,可能的裸子植物传粉者)的相似性,从而提出蚤目起源于具长喙的长翅目,而与雪蝎蛉关系较远。
2020年初,南京地质古生物研究所王博研究团队在《科学进展》(Science Advances)杂志报道了白垩纪缅甸琥珀中具长喙的阿纽蝎蛉化石。通过对38个化石类群的54个形态特征的系统发育分析,表明长翅目是多系群,蚤目与双翅目构成姊妹群;并认为阿纽蝎蛉的口器与跳蚤不同,不是蚤目的姊妹群。尽管跳蚤系统位置的研究对理解寄生性行为的起源和昆虫分类体系的确立具有重要的意义,但相关系统学研究进展缓慢。
近日,科研人员通过对开源组学数据的挖掘和深入系统发育基因组学分析,确立了吸吻类(长翅目、蚤目和双翅目)内部的系统发育关系,揭示跳蚤是一类特化的蝎蛉,并将蚤目降级为长翅目的一个次目(图2)。相关研究成果于2020年12月18日发表于《古昆虫学》(Palaeoentomology)。
系统发育基因组学的结果也为当今昆虫系统分类提供重要的参考依据。根据跳蚤位于长翅目内部的系统发育关系,研究人员正式提出蚤目应降级为蚤次目(infraorder)。现生完全变态类昆虫将从11个目减少为10个目,这项研究成果将对现生昆虫系统分类体系具有深远的影响。
(来源:江苏广电融媒体新闻中心/黄蒙 编辑/汪泽)