新研究發現跳蚤是特化的蠍蛉—新聞—科學網

2021-01-08 科學網

 

 

現生跳蚤(蔡晨陽供圖)

跳蚤在其起源和演化的生命之樹上到底處於哪個位置呢?面對這一問題,國內外研究人員先後給出了不同的答案。

目前,主流的觀點(已寫入教科書)認為跳蚤是單獨的目,也有部分觀點認為跳蚤是雪蠍蛉(一類長翅目昆蟲)的近親,但均沒有明確證明跳蚤和小蠍蛉科的關係最近。

近期,一支中英聯合研究團隊的工作揭示了跳蚤是一類特化的蠍蛉,將蚤目降級為長翅目的一個次目。相關研究成果於12月21日發表於《古昆蟲學》,該期刊是國際古昆蟲學會的官方刊物,由中國科學院南京地質古生物研究所(以下簡稱南古所)承辦。

收了一個英國高中學生

Erik Tihelka是論文的第一作者,他目前也是英國布里斯托大學的大一學生,南古所副研究員蔡晨陽是論文的唯一通訊作者。那麼,中國導師是如何指導英國學生完成論文的呢?這還要從他倆的相識說起。

2018年,在英國皇家學會牛頓國際學者基金資助下,蔡晨陽到布里斯托大學開展為期兩年的工作學習。其間,他收到了正在英國讀高中的捷克男孩Erik的郵件,希望能幫忙鑑定甲蟲化石。

蔡晨陽欣然同意,於是他和Erik相約在布里斯托大學進行交流,並為其設計了甲蟲化石的一系列研究課題。蔡晨陽發現當今昆蟲分子系統學存在著較多待解的問題,這也激發了Erik對分子系統學的興趣,並報考了布裡斯託大學地球科學學院,跳蚤的研究就是蔡晨陽幫Erik選擇的一個課題。

在蔡晨陽指導下,Erik先後發表論文27篇,從不了解什麼是分子系統學到現在可以如數家珍。他是這樣評價自己收的這個英國學生:「Erik的腦子很好使,人脈圈也很廣,待人接物妥當,未來在這個研究領域還會有較大的發展潛力。」

與此同時,蔡晨陽也希望初入科研的青年也能勇敢地向領域內專家請教,不放過任何一個小的科學問題,因為這些小問題一旦深入研究就可能會有重要發現。

「修改教科書只是時間問題」

跳蚤(學名:蚤目)屬於節肢動物門、昆蟲綱。現代跳蚤體型很小,通常體長1~3毫米。然而,1.65億年前最大的跳蚤體長可達2釐米,1.25億年前的跳蚤體長可達9毫米,為什麼跳蚤的體型越變越小呢?

2012年初,南古所研究員黃迪穎團隊在《自然》(Nature)雜誌發表論文,報導了產自我國內蒙寧城中侏羅世道虎溝動物群(距今約1.65億年)和遼寧北票早白堊世熱河動物群(約1.25億年)的多樣過渡類型巨型跳蚤。

該研究不僅揭示了蚤目的起源與早期演化及其與寄主的關係,還解釋了跳蚤體型變小的原因——為了適應新生代爆發式演化出來的小型哺乳動物或是小型鳥類。黃迪穎也是12月21日發表的這篇論文作者之一。

蔡晨陽介紹道,蚤目作為昆蟲系統演化樹上一個獨立的分支,得到了許多形態特徵(側扁、無翅、具刺吸式口器、具櫛等)和生活習性等證據的支持。然而,跳蚤與其他昆蟲目之間的親緣關係一直是昆蟲系統學領域的未解之謎。

早在19世紀,有學者根據外部形態認為跳蚤是鞘翅目(甲蟲)的近親,直到20世紀中後期,支序系統學的奠基人Willi Hennig發現跳蚤與長翅目(蠍蛉)和雙翅目(蒼蠅、蚊蚋等)的關係密切,三者共同構成吸吻類。

21世紀以來,隨著分子系統學和基因組測序技術的發展,跳蚤系統位置的難題並沒有得到解決。基於轉錄組數據的系統發育分析表明,蚤目與長翅目構成姊妹群的關係,而基於幾個基因串聯的系統學分析表明,跳蚤位於長翅目的內部,與雪蠍蛉科(Boreidae)構成姊妹群的關係。

蔡晨陽告訴《中國科學報》:「日前,稱跳蚤是長翅目姊妹群的國際同行們在國際預印本網站(未經過嚴格審稿)上公布了他們最新的獨立研究成果,雖然與我們的結論不謀而合,但他們認為跳蚤「很可能是」小蠍蛉的姊妹群,而我們的結論是『一定是』」。

「現在國際和國內大多數的《普通昆蟲學》或《昆蟲分類學》的教科書都是把跳蚤作為單獨的一個目,我們成果顯示跳蚤是一種特殊的長翅目(蠍蛉),這樣而言,教科書的修改只是時間問題。」蔡晨陽補充說道。

為什麼不投稿國外期刊?

蔡晨陽等人的研究證明了跳蚤是從吸食植物花蜜的長翅目祖先演化而來,最終成為如今吸食脊椎動物血液的寄生蟲。根據跳蚤位於長翅目內部的系統發育關係,研究人員正式提出蚤目應降級為蚤次目(infraorder),現生完全變態類昆蟲將從11個目減少為10個目。

既然這是一項可以修改教科書的發現,那論文為什麼不發知名期刊呢?業內同行的反饋是,這篇論文發國外影響因子更高的雜誌也沒問題。蔡晨陽給出的答案是:「《古昆蟲學》是我們自己創辦的期刊,沒有理由不支持呢。」

再看看蔡晨陽的個人履歷,1988年出生的他已經發表論文170多篇,含第一或通訊作者SCI論文80餘篇。近6年來,他在中生代昆蟲演化和生態領域,共有13篇論文發表在自然指數刊物上。

記者從南古所獲悉,《古昆蟲學》雖然剛創刊18個月,但已經入選我國地學領域高質量科技期刊分級目錄T3(業內認可的較高水平期刊),目前正在爭取SCI中。

「打造國內一流期刊,需要我們自己先帶頭。」蔡晨陽以這篇論文的投稿為例介紹了期刊的嚴謹:「由於我們的成果目前主流觀點不同,也遭受了同行的質疑。最終的論文經過了2輪、5位不同審稿人的審稿,才順利發表。」

相關論文信息:https://doi.org/10.11646/palaeoentomology.3.6.16

 

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