中大团队再探海生昆虫起源之谜 羚羊礁海蝽登上顶级学术期刊

(资料图)

南方网讯（记者/杨智明）近日，中山大学以第一作者单位身份在国际顶级学术期刊Proceedingsof The Royal SocietyB上发表了最新研究《海蝽回归海洋的3亿年进化历程》。该研究显示，海蝽很可能是最早成功回到典型海洋环境生活的昆虫。

据悉，这是谢强教授团队继2019年报道中国新记录科海蝽科和新物种羚羊礁海蝽（Zootaxa4679: 527-538）、2022年报道涯蝽科和西沙涯蝽（Zootaxa5195:449-467）之后，再次在海生昆虫研究领域取得关键进展。关键进展主要体现在：一是提供了对难以采集的稀见昆虫生成高质量的基因组、宏基因组等多组学数据；二是将海生昆虫的起源置于节肢动物系统进化的大框架下，补齐了节肢动物海生习性研究的缺失一环；三是成功重建了其可靠的进化地位与起源时间，明确了海蝽起源的古生态学驱动因素。基于这一研究进展，未来可以在分子遗传学层面针对其完全无翅、身体构造简化等特点开展更为深入的多学科交叉综合性研究。

海蝽科是昆虫纲中罕见的严格海生类群，主要分布于太平洋和印度洋的热带海域。人类所知的第一个海蝽科物种由英国昆虫学家GeorgeH. Carpenter于1892年报道，标本由英国人类学家AlfredCortHaddon采自澳大利亚默里岛海域。该科昆虫在中国的分布记录由骆久阳博士、王艳会博士等人于2019年报道，发现于海南省三沙市西沙群岛的羚羊礁海域，同时还报道了以中国官方岛礁名称命名的一个新物种——羚羊礁海蝽（Hermatobateslingyangjiaoensis）。

羚羊礁海蝽雄性个体

海生昆虫物种稀少，在昆虫的全部物种多样性（全世界约100万种）中占不到0.05%。由于其分布遥远、生境独特，因而进行野外采集和室内研究的难度很大，相关研究长期受到制约。2018至2019年，谢强教授研究团队3次赴羚羊礁海域并短期住岛，突破了海蝽采集的瓶颈、获得大量个体样本，随后生成了包括核基因组、转录组、宏基因组等在内的多种数据，为以海蝽为代表深入认识海生昆虫的起源与适应奠定了数据基础。　　

羚羊礁海蝽的生境

第一作者王艳会博士采集海蝽标本

羚羊礁海蝽在贝壳内聚集

随后，该研究团队基于所生成的高质量核基因组，在节肢动物门的进化框架内进行了六足动物亚门-昆虫纲的系统发育基因组学研究。结果表明，海蝽科昆虫起源于侏罗纪早期的约1.92亿年前，而该时期正是三叠纪末集群绝灭后海洋珊瑚礁系统漫长的恢复期，至少持续到了侏罗纪中期。珊瑚礁系统大范围、长时期的恢复过程，很可能是海蝽科起源的古生态学驱动因素。与同时被纳入分析的海黾蝽和海宽蝽等昆虫相比，海蝽的起源更早、很可能是最早成功回到典型海洋环境生活的昆虫。而这相较于六足动物的海生祖先来说，中间已经相隔了3亿多年，昆虫祖先在成功登陆并分化出高度多样的类群之后，个别类群再次回到海洋、适应海洋之难，可见一斑。

与此同时，该研究在系统发育基因组学分析中，还尝试突破了基于参考物种基因组中的单拷贝基因构建直系同源集的理论经验，成功展示了两拷贝基因同源集用于动物系统发育研究的有效性。这为将来进行动物界门与门之间的关系研究，乃至真核生物不同类群之间的关系研究提示了新的方法论可能性，可以避免死守所谓单拷贝原则造成几无分子标记可用的窘境。这样的分析方式此前在植物系统发育研究中较为普遍，本项研究则指出了该方式在动物系统发育研究中的有效性。

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