江苏
现代快报讯（记者 是钟寅）昆虫是地球上演化最成功、物种多样性最高的动物类群，它们是如何演化出飞行能力的？近日，我国研究团队利用基因组学结合化石证据，对有翅昆虫早期演化开展系统研究，破解了困扰学界百余年的“古翅类难题”。10月13日，相关研究成果发表在国际顶尖学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。
目前，全球已命名昆虫超过100万种。昆虫能在陆地生态系统中占据绝对优势，拥有飞行能力是至关重要的原因。有翅昆虫的起源与早期演化，也被视作陆地生命演化史上一次里程碑式的重大事件。然而，昆虫学界一直存在一个著名难题——“古翅类难题”。科学家始终没能厘清蜉蝣、蜻蜓和翅膀可以折叠的新翅类昆虫之间的亲缘关系。同时，有翅昆虫究竟起源于哪个地质年代，也长期存在争议。这个悬案，是昆虫演化研究中备受关注的谜题。
中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳团队联合南京师范大学周长发团队展开研究，重点采集我国本土蜉蝣物种，测定了16种蜉蝣的基因组，整合了百余种昆虫的基因组与转录组数据，弥补了过去这类关键昆虫样本数据不足的短板，为厘清演化关系打下坚实的数据基础。
研究证实，蜉蝣目与蜻蜓目亲缘关系最近，二者共同构成古翅类；古翅类作为一个整体，是可以折叠翅膀的新翅类昆虫的姊妹支系。简单来说，蜻蜓和蜉蝣是“近亲”。古翅类无法折叠的翅膀、新翅类能够收折到腹部的翅膀，都是由远古原始昆虫的翅结构，分别独立演化形成。
结合化石校准与分子钟推算，研究团队认为，最早的有翅昆虫冠群可以追溯到早泥盆世，古翅类冠类昆虫起源于晚泥盆世。研究认为，昆虫翅膀在演化史上只诞生过一次。翅膀出现之后，不同类群走出了完全不同的演化路线。新翅类演化出独特的翅折叠结构，这一关键性状帮助它们在石炭纪迎来物种大爆发。蜉蝣和蜻蜓则走向另一条演化方向，发育出刚性翅基，支撑滑翔、高速捕食的飞行模式。
此前，不同科研团队利用组学研究得到的结论常常相互冲突。本次研究找到了背后原因：有翅昆虫早期经历快速辐射分化，演化过程中的复杂信号干扰，使得大量基因的演化历史和物种整体演化路径不一致，造成过往研究结论摇摆不定。
如今，这项最新研究清晰描绘出有翅昆虫早期演化图景。在有翅昆虫分化之后，古翅类与新翅类迅速分化，抢占不同生态位，各自发展出独有的飞行构造。两条不同的演化路径并行发展，最终造就了如今地球上千姿百态的有翅昆虫世界。该成果为理解昆虫飞行起源、陆地生物多样性崛起提供了关键科学依据。
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