1月15日，生命科學(xué)學(xué)院張鵬教授課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications (IF=12.124) 在線(xiàn)發(fā)表了最新研究成果“Evolutionary history of Coleoptera revealed by extensive sampling of genes and species”。該研究揭示了鞘翅目昆蟲(chóng)的物種多樣性與白堊紀(jì)被子植物的興起的緊密聯(lián)系。生命科學(xué)學(xué)院張鵬教授為論文的通訊作者，博士生張少倩為論文的第一作者。
鞘翅目昆蟲(chóng)通常被稱(chēng)為甲蟲(chóng)，是地球上物種最為多樣的類(lèi)群之一，目前已被發(fā)現(xiàn)命名的物種超過(guò)38萬(wàn)，占整個(gè)生物界已描述物種數(shù)量的四分之一。由于驚人的物種數(shù)量，甲蟲(chóng)的鑒定與分類(lèi)一直是昆蟲(chóng)學(xué)研究中最令人望而生畏的部分。近來(lái)年許多學(xué)者嘗試?yán)梅肿訑?shù)據(jù)對(duì)甲蟲(chóng)的系統(tǒng)分類(lèi)進(jìn)行梳理，但得到的結(jié)果并不穩(wěn)定且與與形態(tài)分類(lèi)有很大的沖突，學(xué)界迫切需要一個(gè)可靠的甲蟲(chóng)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系圖譜。此外，早期鞘翅目昆蟲(chóng)的化石非常稀少，學(xué)者們對(duì)于甲蟲(chóng)的起源時(shí)間一直存在爭(zhēng)議，不同學(xué)者估算的甲蟲(chóng)起源時(shí)間從3.3億年前的石炭紀(jì)到2.5億年前的二疊紀(jì)末期大滅絕之前，而究竟是什么因素造成鞘翅目昆蟲(chóng)現(xiàn)在如此驚人的物種數(shù)目，進(jìn)化學(xué)家們也持不同的觀(guān)點(diǎn)：有人認(rèn)為甲蟲(chóng)大量的物種是長(zhǎng)期進(jìn)化積累的結(jié)果，而另一部分人則認(rèn)為甲蟲(chóng)物種多樣性的產(chǎn)生與被子植物的興起直接相關(guān)。
張鵬教授課題組通過(guò)與生命科學(xué)學(xué)院龐虹教授課題組，以及澳大利亞CSIRO的Adam ?lipiński 教授合作，在全世界范圍內(nèi)收集了371種代表性鞘翅目昆蟲(chóng)的DNA樣本，覆蓋了67%的鞘翅目昆蟲(chóng)科級(jí)分類(lèi)單元。同時(shí)還為甲蟲(chóng)的分子系統(tǒng)學(xué)研究開(kāi)發(fā)了一套包含95個(gè)核基因分子標(biāo)記的全新分析工具。通過(guò)對(duì)甲蟲(chóng)DNA樣本中95個(gè)核基因分子標(biāo)記的分析，張鵬教授課題組在國(guó)際上首次構(gòu)建了一個(gè)可靠的鞘翅目昆蟲(chóng)科級(jí)分類(lèi)單元間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系樹(shù)，在分類(lèi)單元覆蓋度、系統(tǒng)樹(shù)解析度等方面均大幅度超越之前的研究成果。更為重要的是，該研究發(fā)現(xiàn)：（1）鞘翅目昆蟲(chóng)起源于2億9千萬(wàn)年前的二疊紀(jì)早期，隨后物種數(shù)量不斷增加，其物種多樣性的產(chǎn)生的確與長(zhǎng)期的進(jìn)化相關(guān)；（2）然而，占甲蟲(chóng)物種數(shù)量一半以上的植食性甲蟲(chóng)出現(xiàn)于1億4千萬(wàn)至8千萬(wàn)年前的白堊紀(jì)時(shí)期，這與被子植物的出現(xiàn)與繁盛時(shí)間完全一致，說(shuō)明白堊紀(jì)時(shí)期被子植物的繁盛對(duì)植食性甲蟲(chóng)的物種多樣性增長(zhǎng)起到了“進(jìn)化推進(jìn)器”的作用。
該研究基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建了鞘翅目穩(wěn)健的系統(tǒng)發(fā)育時(shí)間樹(shù)，為鞘翅目昆蟲(chóng)的系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)揭示了鞘翅目昆蟲(chóng)驚人的物種數(shù)量產(chǎn)生的進(jìn)化機(jī)制，豐富了我們對(duì)生物進(jìn)化過(guò)程復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)。該課題研究獲得了中組部“青年拔尖人才計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年基金”項(xiàng)目、以及中山大學(xué)國(guó)際科研合作平臺(tái)項(xiàng)目“中山大學(xué)生物博物館-澳大利亞國(guó)立昆蟲(chóng)博物館聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”的支持。
張鵬教授課題組一直致力于動(dòng)物分子系統(tǒng)學(xué)的研究，圍繞動(dòng)物主干生命樹(shù)這一重要研究方向開(kāi)展研究，取得多項(xiàng)創(chuàng)新性研究成果，近5年來(lái)在包括Mol Biol Evol、Syst Biol、PNAS等國(guó)際進(jìn)化生物學(xué)著名刊物上發(fā)表多篇研究論文。
