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蝴蝶相互关联的全新综合地图

由Marianne Espeland,Akito Kawahara及其合作者制作的演化树为修改后的蝴蝶分类提供了急需的骨干。 Figure by Espeland et al。在当代生物学中

数百年来,蝴蝶收集经常引发了一种特殊的狂热,刺激了漫长的探险,引发了竞争,并促使一些收藏家冒着他们的命运和皮肤寻找下一个难以捉摸的标本。

其结果是以数以百万计的蝴蝶标本形式存储的科学信息的宝库,提供对社区生态,种类起源和进化,气候变化以及植物与昆虫之间相互作用的见解。

但是迄今为止还没有关于蝴蝶如何相互关联的综合地图。

和以前的研究一样,鳞翅目动物Akito Kawahara和Marianne Espeland带领团队努力制作更大,更好的蝴蝶进化树,其遗传数据增加35倍,生物分类单元增加3倍。然后他们根据化石记录对树进行校准,将日期分配给某些发展里程碑。

“我们还有很长的路要走,但这是蝴蝶进化的第一张综合地图,”佛罗里达州大学自然史博士麦圭尔中心的鳞翅目和生物多样性中心副教授兼策展人川原说。 “很多以前的研究都是在较小的尺度上 - 按地域或分类学 - 涵盖蝴蝶的进化 - 但在蝴蝶多样性的广度上,很少有人达到。”

这项研究今天在“当代生物学”上发表。

这项研究证实了以前的研究表明,燕鸥如凤蝶,是所有其他蝴蝶的姐妹家族。佛罗里达博物馆照片由杰夫盖奇

震动和惊喜

该小组分析了来自207种蝴蝶物种的352种遗传标记的数据集,代表了98%的部落,这些部族属于超过属,但低于家族和亚科的等级。他们的发现绘制了蝴蝶之间关系的详细图片,并指出一些名称的变化。

数据证实,燕尾是所有其他蝴蝶的姐妹群体,这意味着它们是蝴蝶家族树上第一个分支的家庭。但是,虽然以前的文学团体将燕尾,鸟翼,斑马燕尾和剑尾连在一起,但这项研究表明,它们并不具有共同的祖先,这一发现支持了这些蝴蝶以不同寄主植物为食的事实。

“这告诉我们蝴蝶和植物可能已经一起发展了,”Kawahara说。

这项研究的主要作者Espeland感到惊讶的发现是,蓝调嵌套在发型中。

“这两个群体在时间上都保持着相当稳定的状态,但我们的研究表明,分类的重新安排是必要的,”Espeland说,他开始在佛罗里达博物馆担任博士后研究员,现在担任策展人和负责人在德国动物研究博物馆Alexander Koenig的鳞翅目。

大多数蓝调和搔痒和一些金属标记与蚂蚁有互惠关系:蝴蝶幼虫提供含糖花蜜来换取蚂蚁对掠食者的保护。研究人员发现这种关联在蓝调和发型中进化一次,在金属标志中发生两次。

以前的研究表明,第一只蝴蝶可以追溯到超过1亿年,这是本研究支持的日期。但是今天存在的大多数谱系起源于大约灭绝事件之后,大约在6500万年前杀死了非禽类恐龙。

“实际上,在本研究中推断出的年龄与以前的研究结果相比相当相似,因为这意味着我们逐渐趋于共识,应该接近正确的年龄,”Espeland说。

Kawahara说,一个奇怪的发现是,系统发育关系表明蝴蝶飞蛾 - 唯一已知是夜间发育的蝴蝶 - 在他们的主要捕食者蝙蝠出现之前就已经发育了听觉器官。

Kawahara说:“我对这些听觉器官何时发展的时机以及原因感到着迷。 “这里有很多谜团和不确定性。”

他指出,世界上最大的蝴蝶和蛾类收藏之一的麦圭尔中心的价值在于为研究提供必要的数据 - 尤其是从罕见的标本中提取数据。

“麦奎尔中心的收藏使这成为可能,”他说。 “世界上可能只有其他几个研究机构能够进行这个项目。”

童年的梦想

像许多蝴蝶爱好者一样,川原早期就开始着迷。到5岁时,他有一个小小的收藏,可以区分各种蝴蝶。他用他母亲的复印机复印了一个简单的蝴蝶系统发育史,帮助他识别标本,并将其张贴到他卧室的墙上。

“这是一张非常无聊的照片,灰色,上面有线条,”他说。 “我对进化树一无所知,但我被未知的东西迷惑了。很多线路都破灭了 - 有明显的发现。我记得看着它,只是想:'有一天能够学习这真的很棒'。“

一棵更大的树

研究人员将目光投向了更为全面的系统发生学,这个系统发生学说明了所有描述的蝴蝶物种。生成这棵树是美国国家科学基金会资助的ButterflyNet项目的主要目标,该项目将根据它们之间的相互关系来组织所有的蝴蝶。对于每个物种,该项目将包括相关数据,如其地理分布,寄主植物和生活史特征。

“这棵树代表了约18,800种中的207种,”川原说。 “所以,这只是一小部分。但这是第一步。“

出版物:Marianne Espeland等,“蝴蝶的综合和日期系统基因组学分析,当代生物学,2018年; DOI:10.1016 / j.cub.2018.01.061

资料来源:佛罗里达州博物馆Natalie van Hoose