1月15日，生命科學(xué)學(xué)院張鵬教授課題組在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications (IF=12.124) 在線發(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。
鞘翅目昆蟲通常被稱為甲蟲，是地球上物種最為多樣的類群之一，目前已被發(fā)現(xiàn)命名的物種超過38萬，占整個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，甲蟲的鑒定與分類一直是昆蟲學(xué)研究中最令人望而生畏的部分。近來年許多學(xué)者嘗試?yán)梅肿訑?shù)據(jù)對甲蟲的系統(tǒng)分類進(jìn)行梳理，但得到的結(jié)果并不穩(wěn)定且與與形態(tài)分類有很大的沖突，學(xué)界迫切需要一個可靠的甲蟲系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系圖譜。此外，早期鞘翅目昆蟲的化石非常稀少，學(xué)者們對于甲蟲的起源時間一直存在爭議，不同學(xué)者估算的甲蟲起源時間從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)家們也持不同的觀點(diǎn)：有人認(rèn)為甲蟲大量的物種是長期進(jìn)化積累的結(jié)果，而另一部分人則認(rèn)為甲蟲物種多樣性的產(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的DNA樣本，覆蓋了67%的鞘翅目昆蟲科級分類單元。同時還為甲蟲的分子系統(tǒng)學(xué)研究開發(fā)了一套包含95個核基因分子標(biāo)記的全新分析工具。通過對甲蟲DNA樣本中95個核基因分子標(biāo)記的分析，張鵬教授課題組在國際上首次構(gòu)建了一個可靠的鞘翅目昆蟲科級分類單元間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系樹，在分類單元覆蓋度、系統(tǒng)樹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）鞘翅目昆蟲起源于2億9千萬年前的二疊紀(jì)早期，隨后物種數(shù)量不斷增加，其物種多樣性的產(chǎn)生的確與長期的進(jìn)化相關(guān)；（2）然而，占甲蟲物種數(shù)量一半以上的植食性甲蟲出現(xiàn)于1億4千萬至8千萬年前的白堊紀(jì)時期，這與被子植物的出現(xiàn)與繁盛時間完全一致，說明白堊紀(jì)時期被子植物的繁盛對植食性甲蟲的物種多樣性增長起到了“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)育時間樹，為鞘翅目昆蟲的系統(tǒng)分類學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，同時揭示了鞘翅目昆蟲驚人的物種數(shù)量產(chǎn)生的進(jìn)化機(jī)制，豐富了我們對生物進(jìn)化過程復(fù)雜性的認(rèn)識。該課題研究獲得了中組部“青年拔尖人才計劃”、國家自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年基金”項目、以及中山大學(xué)國際科研合作平臺項目“中山大學(xué)生物博物館-澳大利亞國立昆蟲博物館聯(lián)合實(shí)驗室”的支持。
張鵬教授課題組一直致力于動物分子系統(tǒng)學(xué)的研究，圍繞動物主干生命樹這一重要研究方向開展研究，取得多項創(chuàng)新性研究成果，近5年來在包括Mol Biol Evol、Syst Biol、PNAS等國際進(jìn)化生物學(xué)著名刊物上發(fā)表多篇研究論文。
