我國科學家揭秘觀賞甲蟲三櫛牛屬昆蟲的演化曆史及物種分化機製

三櫛牛科隸屬鞘翅目擬步甲總科,因其觸角和上顎形態接近天牛,常常被誤認為是天牛。三櫛牛因其體型巨大、雄蟲擁有誇張的大顎和前胸背板刺突而備受關注,是知名的觀賞甲蟲(圖1)。由於世界範圍內昆蟲愛好者飼養三櫛牛較多,也造成了三櫛牛的真實分布常常受到質疑。其中就包括韓國一種三櫛牛(貴州王三櫛牛 Autocrates maqueti)同時在中國貴州和韓國分布,故其韓國種群被某些人認為是愛好者釋放到野外。如果確實如此,這也是中國生物資源的一個流失事件。

近日,必威精装版app西汉姆联 白明研究團隊在國際學術期刊 Zoological Journal of the Linnean Society 在線發表了題為“Molecular phylogeny of Trictenotomidae (Coleoptera: Tenebrionoidea):insights into species validation and biogeography of genus Autocrates”的研究論文,揭示了觀賞甲蟲鞘翅目三櫛牛科 Trictenotomidae 昆蟲的係統發育關係、物種分化機製及生物地理曆史,對相關三櫛牛科的相關問題進行厘清。

本研究利用多基因分子數據,對王三櫛牛屬六個種及三櫛牛屬五個種(外群)在內的廣泛樣本進行了係統發育重建(圖2)。值得關注的是,該研究的部分樣品的基因組DNA從幹標本的下唇須提取獲得。

本研究基於四種不同的物種界定方法,均支持現有的形態學分類,並進一步確認了王三櫛牛屬內存在九個獨立的分子譜係。

研究揭示了王三櫛牛屬昆蟲的起源、分化和擴散過程:

1.起源時間:三櫛牛科起源於約60.30百萬年前古近紀晚期,而王三櫛牛屬則起源於約49.70百萬年前的始新世中期。

2.物種分化:中國大陸上的貴州王三櫛牛 Autocrates maqueti 與奧氏王三櫛牛 Autocrates oberthueri 的分化發生在約17百萬年前。

3.跨海擴散:貴州王三櫛牛古老分支在約5-15百萬年前的新近紀向東亞方向擴散,由於3.50-0.80百萬年前的更新世早期,黃海除了中央古湖外,其餘地區都是陸地,為貴州王三櫛牛從中國大陸中部延伸至朝鮮半島提供了擴散通路。並在更新世中期(約1.28百萬年前)由於黃海的形成而與大陸種群隔離,最終形成了現今的韓國種群,這也證實了貴州王三櫛牛在1.80百萬年前就擴散到韓國了,並非是愛好者釋放到韓國。

該研究不僅完善了三櫛牛科昆蟲的係統發育框架,為該類群的分類學研究提供了新的分子證據。還揭示了王三櫛牛屬昆蟲的物種分化機製和生物地理曆史,為理解東亞地區昆蟲區係的演變提供了重要信息。同時該研究也發現了一些地區的三櫛牛種群出現了衰減現象,強調了係統學研究在保護生物學中的重要性,為製定針對三櫛牛科昆蟲的保護策略提供了科學依據。

該項研究於2024年8月7日在線發表,必威精装版app西汉姆联 白明研究員為論文的通訊作者,白明研究組PIFI博士後Seunghyun Lee博士為論文的第一作者。該研究得到得到了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、中國科學院PIFI計劃等項目的支持。

論文鏈接:Doi.org/10.1093/zoolinnean/zlae092

圖1 王三櫛牛屬的分布和生物學特性

圖2 王三櫛牛屬的分子進化


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