解码昆虫的家谱（1/2）

谁是地球的主人，拥有智慧的人类？不，而在演化君看来，人类不过只是匆匆过客而已，这颗星球，是属于昆虫的。在所有已知的动物物种中，73%都是昆虫。就算把计算范围扩大到整个地球生物圈，把植物、真菌、细菌、病毒等所有生命形式都包括进来，昆虫的种类依然达到了53%。当一个星球上过半的生命形态都是某一个族群的时候，说这个种群是星球的主人，似乎一点儿也不过分。

不同人眼中的动物世界。

但是长期以来，人们对于这个地球第一大动物类群的演化细节却不甚了解，很多类群的出现时间和演化关系众说纷纭。直到上个月，昆虫各个目的演化关系才在各国研究者的努力下初步浮出了水面。

家谱是怎样炼成的

在谈论演化关系之前，我们需要稍微了解一下分类学家是怎么为生物谱写“家谱”的。

让我们先从最简单的情况开始：如果我们要理清两种动物的亲缘关系，比如大猩猩和红毛猩猩，那无疑是很容易的；它们自然是由一个共同祖先演化出的两个后代，我们称之为姊妹群。当我们再加入一种新的动物，比如黑猩猩的时候，问题就稍微复杂些了：其中两种肯定互为姊妹群，而剩下的一种分化出来的时间更早，是其余两种共同的姊妹。当越来越多的生物被加入到我们的研究对象时，理清它们家系的工作就会越来越艰难。

如果一个生物类群享有同一个祖先，同时又包含了这个祖先所有的后裔，那么这就是一个单系群，是分类学家最想看到的结果。但是分类工作并不总是这么顺利。有时候我们没能把一个祖先的所有后代都放在一起，这就成了一个并系群，比如没有把鸟类包含进去的爬行动物；而有时人们会把不同分支上的成员“拉郎配”，这就成了一个多系群，比如温血动物（哺乳动物和鸟类）就是一个例子。并系群和多系群并不能反映演化的真正情况，是分类学家需要克服的难题。

在目的层面上理清所有昆虫的家谱，建立一个姊妹关系清楚的单系演化树，这是昆虫学家们一直想做但却没有完成的。因为昆虫的家族是如此庞大，单凭少数人很难完成这项艰巨的任务。但今天的分子分类学手段和跨国信息交流让完成这项工作成为了可能。于是，包括华大基因所、华南农业大学在内，来自十个国家的研究机构开展了一次历时两年、声势浩大的合作。科学家们不但参考了已有的研究成果，还重新整理研究了囊括所有目的103种昆虫，完成了2.5gb的cdna测序工作。通过核酸和氨基酸序列比对，各种昆虫的亲缘关系得以揭晓，科学家们最终成功重现了昆虫主要类群的演化过程。这项工作发表在今年11月的《科学》（science）杂志上。

昆虫家族演化简史

有了这份家谱，我们就可以开始讲讲昆虫的演化史了。很多人可能觉得昆虫和蜘蛛很接近，这是事实，它们的确源于甲壳类的同一支。传统的分类系统中，甲壳类（虾、蟹等）和昆虫是独立的两个类群，但现在，昆虫和甲壳类统称为泛甲壳动物，是不可分割的一家。一类生活在洞穴水体的甲壳类——桨足纲（reharina），又称蠹。它们是一种灵巧、怕光、而且无翅的昆虫。

征服天空

在这之后，昆虫开始了征服天空的道路，成为了地球上第一种演化出飞行能力的动物，这发生在距今4亿年前的泥盆纪。过去的主流学说认为昆虫的翅起源于树栖昆虫身体两侧滑翔用的板块，但现在越来越多的证据表明翅其实更可能起源于水生昆虫的羽状外腮。古老的有翅昆虫家族曾经盛极一时，演化出了以巨脉蜻蜓为代表的巨型远古昆虫。这支历史悠久的家族如今剩下两支：蜻蜓目和蜉蝣目。

曾经和古代蜻蜓翱翔同一片天空的另一类巨型昆虫是古网翅类，它们是昆虫4亿多年历史上唯一彻底灭绝了的家族；古网翅类的灭绝可能和赖以生存的木本蕨类的衰落密切相关。

蜻蜓目蜻蜓科的虾黄赤蜻（sympetrumflaveolum），又叫黄翅赤蜻，它们作为掠食者，在高海拔湖泊食物网中占据着重要的地位。

但是另一个家族——多新翅总目，自3亿年前出现以来却一直人丁兴旺，并且在二叠纪大灭绝事件后开始繁盛。它们中的代表小强，还成为了昆虫悠久历史和顽强生命力的代言人。但大家不知道的是，蟑螂所在的蜚蠊目其实是家族里的小字辈，一直到侏罗纪才迟迟登场。而石炭纪时已经存在的类似蟑螂的昆虫，其实是多新翅类的共同祖先，和现代蟑螂并不是一回事。

多新翅总目的祖先一支演化出了缺翅目（zoraptera）和革翅目（dermaptera，蠼螋），另一支则演化出了襀翅目（plecoptera）的石蝇和包含了直翅目（orthoptera，蝗虫、螽斯和蟋蟀）、蛩蠊目（grylloblattidae）、螳?（可能在某些系统中无法显示，写作【虫脩】）目（mantophasmatodea）、竹节虫目（phasmatodea）和网翅总目（dictyoptera）的大杂烩。