我国科学家揭秘观赏甲虫三栉牛属昆虫的演化历史及物种分化机制

三栉牛科隶属鞘翅目拟步甲总科,因其触角和上颚形态接近天牛,常常被误认为是天牛。三栉牛因其体型巨大、雄虫拥有夸张的大颚和前胸背板刺突而备受关注,是知名的观赏甲虫(图1)。由于世界范围内昆虫爱好者饲养三栉牛较多,也造成了三栉牛的真实分布常常受到质疑。其中就包括韩国一种三栉牛(贵州王三栉牛 Autocrates maqueti)同时在中国贵州和韩国分布,故其韩国种群被某些人认为是爱好者释放到野外。如果确实如此,这也是中国生物资源的一个流失事件。

近日,中国科学院动物研究所白明研究团队在国际学术期刊 Zoological Journal of the Linnean Society 在线发表了题为“Molecular phylogeny of Trictenotomidae (Coleoptera: Tenebrionoidea):insights into species validation and biogeography of genus Autocrates”的研究论文,揭示了观赏甲虫鞘翅目三栉牛科 Trictenotomidae 昆虫的系统发育关系、物种分化机制及生物地理历史,对相关三栉牛科的相关问题进行厘清。

本研究利用多基因分子数据,对王三栉牛属六个种及三栉牛属五个种(外群)在内的广泛样本进行了系统发育重建(图2)。值得关注的是,该研究的部分样品的基因组DNA从干标本的下唇须提取获得。

本研究基于四种不同的物种界定方法,均支持现有的形态学分类,并进一步确认了王三栉牛属内存在九个独立的分子谱系。

研究揭示了王三栉牛属昆虫的起源、分化和扩散过程:

1.起源时间:三栉牛科起源于约60.30百万年前古近纪晚期,而王三栉牛属则起源于约49.70百万年前的始新世中期。

2.物种分化:中国大陆上的贵州王三栉牛 Autocrates maqueti 与奥氏王三栉牛 Autocrates oberthueri 的分化发生在约17百万年前。

3.跨海扩散:贵州王三栉牛古老分支在约5-15百万年前的新近纪向东亚方向扩散,由于3.50-0.80百万年前的更新世早期,黄海除了中央古湖外,其余地区都是陆地,为贵州王三栉牛从中国大陆中部延伸至朝鲜半岛提供了扩散通路。并在更新世中期(约1.28百万年前)由于黄海的形成而与大陆种群隔离,最终形成了现今的韩国种群,这也证实了贵州王三栉牛在1.80百万年前就扩散到韩国了,并非是爱好者释放到韩国。

该研究不仅完善了三栉牛科昆虫的系统发育框架,为该类群的分类学研究提供了新的分子证据。还揭示了王三栉牛属昆虫的物种分化机制和生物地理历史,为理解东亚地区昆虫区系的演变提供了重要信息。同时该研究也发现了一些地区的三栉牛种群出现了衰减现象,强调了系统学研究在保护生物学中的重要性,为制定针对三栉牛科昆虫的保护策略提供了科学依据。

该项研究于2024年8月7日在线发表,中国科学院动物研究所白明研究员为论文的通讯作者,白明研究组PIFI博士后Seunghyun Lee博士为论文的第一作者。该研究得到得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院PIFI计划等项目的支持。

论文链接:Doi.org/10.1093/zoolinnean/zlae092

图1 王三栉牛属的分布和生物学特性

图2 王三栉牛属的分子进化


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