捕食者與獵物的相互關係已被證明是促進生物進化的主要動力之一。與捕食和被捕食相關的自然選擇可能會帶來物種在形態、生理和行為等各方麵的適應性進化。植食性昆蟲具有複雜的禦敵防衛係統，其中基於形態和生理特化的化學防衛已被證明在不同類群具有趨同進化的可能，但同時基於形態與行為特化的係統進化還較少有人研究。鞘翅目葉甲科昆蟲具有多樣化的禦敵防衛機製，在行為上表現為在遇到捕食者或幹擾者時從寄主植物上飛離、逃跑、跌落和跳躍等多種方式，其中尤以跳躍所需的形態基礎最為特殊。

葉甲科中的跳甲類昆蟲因後足腿節膨大且腿節內具有骨化的跳器而具有較強的跳躍能力。自1929年跳器這一結構被發現以來，在傳統分類學上，跳器的有無長期以來被作為劃分跳甲和葉甲科其它近緣類群的重要鑒別特征。然而，在跳甲及其近緣類群的傳統分類學研究中卻不乏“過渡屬”，“問題屬”等分類單元的存在，這些類群多數具有跳器，但是在其它形態特征上，如後翅翅脈、雌性生殖係統的骨化結構等卻與螢葉甲相關類群相似。這類現象的存在使跳甲與螢葉甲的係統發育關係成為鞘翅目係統進化研究中長期爭論的話題，而跳甲與螢葉甲高級階元的分類研究也因此受到一定程度的阻礙。

最近，我們通過對跳甲、螢葉甲的分子係統學研究發現，跳器在傳統的跳甲亞科和螢葉甲亞科中具有平行進化的現象，從而否定了以跳器作為界定跳甲亞科和螢葉甲亞科的可靠性。對“跳器這一功能結構在跳甲和螢葉甲中存在平行進化”這一假說的驗證解決了鞘翅目係統分類與進化研究中長期以來爭論不休的一個重要科學問題，這也提示我們在分類學研究中將與禦敵防衛相關的形態結構作為分類依據時需要謹慎。分子進化鍾的估算顯示跳器結構簡單的類群並不像前人推測的那樣屬於原始類群；同時也再次驗證了跳甲和螢葉甲比葉甲科其它類群起源要晚。但是跳甲和螢葉甲卻具有非常豐富的物種，因而其具有較高的物種分化率。我們推測跳器在葉甲科不同類群的多次起源可能是這些類群適應於相似自然選擇，尤其是被捕食的壓力的結果，跳器的存在和在葉甲科中的多次出現可能提高了這些類群的禦敵防衛效率，也加速了其物種的快速分化。

該項研究由動物進化與係統學院重點實驗室楊星科研究員、英國帝國理工大學Alfried P. Vogler 教授和西班牙巴塞羅那生物進化研究所Jesús Gómez-Zurita研究員領導的課題組合作完成，在國內得到中國科學院知識創新工程、國家自然科學基金等項目的資助。第一作者葛德燕博士還受到國家留學基金委中英聯合培養博士研究生獎學金的資助。這一研究成果已於近日在線發表在英國皇家學會學報 ( Proceedings of the Royal Society B: Biological Science ).

 論文相關信息：Deyan Ge, Douglas Chesters, Jesús Gómez-Zurita, Lijie Zhang, Xingke Yang, Alfried P. Vogler.2010.Anti-predator defense drives parallel morphological evolution in flea beetles. Proceedings of the Royal Society B: Biological Science. doi: 10.1098/rspb.2010.1500