洞穴昆虫进化之谜:留尼汪岛长头蜡蝉科洞穴栖息行为的驱动因素解析

《Evolutionary Ecology》:Colonization patterns of epi- and endogenous habitats suggest extrinsic and intrinsic drivers to cavernicoly on Réunion island by Cixiidae (Hemiptera, Fulgoromorpha)

【字体: 时间:2025年04月03日 来源:Evolutionary Ecology 1.8

编辑推荐:

  为探究留尼汪岛长头蜡蝉科(Cixiidae)昆虫洞穴栖息行为(cavernicoly)的进化及分类动态,研究人员开展了该科物种的系统发育分析。结果发现至少 5 - 7 次独立扩散事件,且内在遗传和外在生态因素共同驱动洞穴栖息行为。这为理解物种进化和适应提供重要依据1910

  留尼汪岛,这座位于印度洋上的火山岛,犹如一座神秘的生物进化舞台。岛上独特的火山地貌,不仅造就了多样的地表生态系统,还孕育出了丰富的地下洞穴环境。在这片神奇的土地上,长头蜡蝉科昆虫悄然演绎着它们的进化故事。长期以来,科学家们对这些昆虫的生态习性、进化历程充满好奇,却知之甚少。比如,它们如何在洞穴这种特殊环境中生存繁衍?又是什么因素促使它们选择洞穴栖息?这些问题吸引着众多科研人员的目光,也为本次研究提供了契机。
为了解开这些谜团,来自法国自然历史博物馆(Muséum national d’Histoire naturelle)、留尼汪大学(Université de La Réunion)等机构的研究人员,对留尼汪岛的长头蜡蝉科昆虫展开了深入研究。他们通过系统的调查和分析,试图揭示这些昆虫的进化奥秘。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,他们不仅实地探索了多个不同年代的熔岩管,还收集了洞穴附近的地表样本。在分子生物学技术上,运用 DNA 提取、PCR 扩增和测序技术,获取了昆虫的基因序列信息;通过序列比对和系统发育分析,构建了长头蜡蝉科昆虫的系统发育树。

研究结果如下:

  • 实地观察:在不同年代的熔岩管中,均发现了长头蜡蝉科昆虫的踪迹。例如,在 2004 年火山喷发形成的熔岩管中发现了 B. lalouettei 的幼虫和成虫,在 1960 年和 1800 年喷发形成的熔岩管中发现了 B. insularis 种群。在古老的 Caverne de la Tortue 洞穴中,再次采集到了 troglobiont 物种 B. briali23
  • 根系鉴定:对昆虫取食的根系进行测序分析,确定了部分根系的植物来源。如 Caverne Bateau 洞穴中的根样本 R2 来自桉树(Eucalyptus);Caverne de la Tortue 洞穴中的根样本 R3 和 R4 属于豆科(Fabaceae)植物,可能是 Albizia lebbeck45
  • 数据集特征和系统发育分析:综合 3 个基因的数据集进行分析,结果显示长头蜡蝉科的系统发育拓扑结构与以往研究相符。研究发现了多个隐存种,Brixia 属是留尼汪岛最多样化的类群,且分为两个进化支系,costalis + 组为地表栖息支系,lalouettei + 组包含洞穴栖息和地表栖息的物种678

研究结论和讨论部分表明,至少需要考虑 5 - 7 次成功的独立扩散事件,才能解释长头蜡蝉科昆虫对留尼汪岛的殖民。Brixia 属的 lalouettei + 进化支系表现出对洞穴环境的适应性,出现了两个独立进化的 troglobiont 物种。关于洞穴栖息行为的驱动因素,虽然无法确定是 Vandel 的 “气候遗迹” 假说(CRH)还是 Howarth 的 “适应性转变” 假说(ASH)起主导作用,但研究认为内在遗传因素在适应洞穴环境中起到了促进作用。

这项研究具有重要意义,它不仅为长头蜡蝉科昆虫的分类和进化研究提供了新的视角,也为理解物种在岛屿生态系统中的适应和演化过程提供了重要依据。同时,留尼汪岛作为研究物种适应新环境和洞穴栖息行为的理想场所,为后续相关研究开辟了广阔的空间,有望进一步揭示生物进化的奥秘。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号