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古海洋学研究揭示南海北部中晚中新世深海“红-绿”韵律沉积机制
现代南海表层/表层水、深层水是由西太平洋进入南海,而中层水则由南海进入西太平洋,从而呈现出特征的“三明治”结构。底栖有孔虫、介形虫等微体古生物的研究为揭示晚第四纪南海深部水团流通状况,提供了大量的古环境信息。然而对更长时间尺度上的深部水团历史、尤其是中新世之前,台湾岛近现代格局形成之前的南海深部水团的历史却了解甚少。
2017年执行的IODP367/368航次在南海北部多个站位钻探中获得了中晚中新世特征的红棕色与绿灰色(“红-绿”)互层的韵律沉积地层,为研究该时期南海底层水体特征及其与西北太平洋水团交换历史提供了重要材料。
为此,中国科学院南京地质古生物研究所李保华研究员与同济大学刘传联教授、金晓波博士等人对位于南海北部3764米水深的U1502站位海底442-497米岩芯沉积物的颜色反射光谱、微体化石、元素地球化学及沉积学进行了详细的分析。研究成果近期发表在《海洋地质》(Marine Geology)上。
古海洋学环境重建的研究表明,沉积物红色来源于与铁锰高含量伴生的自生无定形赤铁矿,而沉积水体中碳酸盐保存相对较好,可能与当时南海底层水垂直流通状况良好有关;而绿灰色沉积形成环境则与底层水垂直流通状况较弱、碳酸盐保存相对较差相对应。研究还认为南海中晚中新世“红-绿”韵律沉积机制是受当时太平洋深层水和南极底层水在冰期间/冰期旋回中的强弱变化所控制。
该研究也为揭示南海形成、演化及其影响提供了关键的古海洋学信息。
该研究得到了中国国家自然科学基金,国家科技重大专项和中国科学院战略性先导专项的支持。
论文相关信息:Jin, Xiaobo, Xu, Juan, Li, Yanli, Qiao, Peijun, Wu, Li, Ling, Cheng, Li, Baohua*, Liu, Chuanlian*, 2020. Origin of the rhythmic reddish-brown and greenish-gray sediments in the abyssal South China Sea:Implications for oceanic circulation in the late Miocene. 430: 106378. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2020.106378.
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底栖有孔虫揭示1.3Ma以来葡萄牙岸外底层水团特征与地中海溢出流强度演化
德雷克海峡与塔斯马尼亚海道的打开、巴拿马海道与印尼海海道的关闭、直布罗陀海峡的关闭与打开等,这些大洋环流关键通道都影响着全球环流系统格局,并通过水循环影响全球气候系统与环境。自从直布罗陀海峡在晚中新世(距今约500万年前)重新打开后,地中海中深层水团携带大量高温、高盐水(“地中海溢出流”,MOW)如瀑布般泻入大西洋,其主流沿着葡萄牙岸外陆架、陆坡一直向北可延伸至挪威-格陵兰海,促进了北大西洋深层水形成,加强了大西洋经向翻转流、从而贡献于全球温盐环流。
有孔虫群落包含丰富的环境信息,对水体环境变化响应敏锐,而底栖有孔虫对反映大洋底层水团具有明显优势。中国科学院南京地质古生物研究所李保华研究员团队的郭启梅博士与韩国、葡萄牙等国的科学家合作,对综合大洋钻探(IODP)339航次U1391站位1.3Ma以来的沉积物进行了高分辨率分析。通过底栖有孔虫系统古生物学与定量统计研究,结合精确同位素地层年代建立,依据底栖有孔虫特征组合("Elevated Epibenthos" group)、关键分子Planulina ariminensis和同位素组成变化,揭示了长时间尺度上地中海溢出流的详细演化过程。研究成果发表于近期《第四纪科学评论》(Quaternary Science Reviews)上。
研究结果显示,地中海溢出流以氧同位素1、9-11、和19-21期间等水团加强为特征,尤其在高于现在20米海平面格局的氧同位素11期显著增强。而且以表生种组合为标志的地中海溢出流存在10万年、4万年和2万年的周期性特征。在中更新世气候转型(MPT)期间,底栖有孔虫群落及底层水体响应明显,以MPT之前受4万年周期主控、MPT之后受10万年周期主控为特征。
这种变化反映了地中海溢出流对地球轨道岁差周期基础上斜率周期在中更新世转型的响应。地球轨道参数斜率通过影响全球海平面、东北大西洋水体密度梯度等驱动MOW变化,而岁差则通过影响地中海区气候干湿驱动MOW变化。另外,在冰期/间冰期尺度上,晚更新世底栖有孔虫群落和底栖有孔虫碳同位素变化,揭示了研究区在间冰期、冰期分别受MOW和冰期北大西洋中层水团影响,底层水体通风状况良好;而在冰消期则相对通风较差。
该研究也为揭示上新世以来的地中海海溢出流演化提供了重要证据。
这项工作得到了中国科学院战略性先导专项,国家自然科学基金,现代古生物学和地层学国家重点实验室以国际大洋发现计划的支持。
论文相关信息:
Guo, Qimei*, Li, Baohua*, Voelker, Antje, Kim, Jin-Kyoung, 2020. Mediterranean OutflowWater dynamics across the middle Pleistocene transition based on a 1.3 million-year benthic foraminiferal record off the Portuguese margin. Quaternary Science Reviews, 247: 106567. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106567
Guo, Qimei, Li, Baohua*, Kim, Jin-Kyoung, IODP Expedition 339 Scientists, 2017. Benthic foraminiferal assemblages and bottom water evolution off the Portuguese margin since the Middle Pleistocene. Global and Planetary Change, 150: 94-108. http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.11.004
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南京古生物所工会组织迎新年环湖健步行活动
一元复始,万象更新。12月31日下午,中国科学院南京地质古生物研究所以环湖健步行的方式“告别2020、昂首阔步走向2021”。工会组织全所共计190多名职工、研究生、博士后等参加活动。
因疫情管控,健步行以统一组织、不群体集中的形式开展。南京古生物所职工群众三两相约,围湖健步。大家边欣赏玄武湖雪后美景边闲心畅谈,享受工作闲暇之余的运动快乐。防疫复工两不误、休闲健身双兼顾,工会真挚希望大家能坚持加强锻炼、强健体魄。
新的一年,带来新的希望、新的力量。让我们满怀信心期望,共同努力加油,携手迈向南京古生物所更加美好的未来!
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南京古生物所支撑支部与机关二支部开展联合主题党日活动
12月17日,中国科学院南京地质古生物研究所支撑支部与机关二支部的党员及入党积极分子一行近30人,前往侵华日军南京大屠杀遇难同胞纪念馆缅怀遇难同胞。本次党日活动的主题为“勿忘国耻,砥砺前行”。
机关二支部党支部书记王溱介绍,这是两支部首次联合开展主题党日活动,前事不忘后事之师,所以特意安排在2020年12月13日第七个南京大屠杀死难者国家公祭日之后,组织支部党员同志来缅怀悼念遇难同胞,以此,让大家铭记历史、正视历史、珍爱和平、展望未来、兴我中华。
当天,参加活动的党员及积极分子分别参观了南京大屠杀史实展、命运与共——约翰拉贝及家族与中国的友谊展以及“三个必胜”主题展览。
两个支部的同志们在参观途中纷纷发表了自己的想法。支撑支部党员唐鹏表示,以史为鉴,科技强国,保障和平。作为国家战略科技力量的一部分,我们祈祷世界和平,同时,我们也要为祖国的强大贡献力量,为世界和平贡献力量。“落后就要挨打,愚昧就要挨打,和平来之不易。我们要牢记历史,勿忘国耻,愿逝者安息,生者奋进,为实现中华民族的伟大复兴而努力拼搏!”机关二支部党员盖永华感慨。
支撑支部90后党员孙珏表示,自己不敢去想这些苦难中的、手无寸铁的人民经历了怎样的绝望,这是永远不能抹去的国耻。今天的和平来之不易,历史不可被忘却,吾辈当自强。“身为中华后人,当知先辈有如此悲痛欲绝的经历,我们虽然不能亲身感受那段历史,但是我们肩负着新时代的历史重任,去争取和平维护和平,让灾难不再发生。”机关二支部90后党员司苏翱感慨。
《南京大屠杀史实展》通过大量的文物、照片、影像资料、档案等资料,向大家真实地展现了南京大屠杀的那段血泪记忆;《命运与共——约翰拉贝及家族与中国的友谊展》带大家重温了拉贝在南京大屠杀时期与中国人民命运与共的历史故事,号召人们共同建设人类命运共同体;“三个必胜”主题展览则是通过《侵略者的罪恶》、《不屈的抗争》、《法西斯的投降》、《正义的审判》、《争取持久和平》五个部分,让人们铭记历史所启示的伟大真理:正义必胜!和平必胜!人民必胜!
因工作之故,支撑支部书记曹长群未能参加此次主题党日活动,但他表示希望借此让各位同志能够深刻理解“实现中华民族伟大复兴的中国梦”的历史意义。“2020年全国上下一心,夺取抗击新冠疫情、复工复产双胜利的成就,与国际上对中国疯狂围追堵截、极力遏制中国发展形成鲜明的对比,政治体制的意识形态斗争从来都是没有硝烟的战场,全体党员永远不能忘记国耻、忘记国贫民弱的惨痛历史。以史为鉴,投身岗位贡献、努力工作,把祖国建设的更加富强、更加强盛,争取早日实现中华民族伟大复兴。”
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南京古生物所与中石油新疆油田公司共商“地层古生物联合实验室”事宜
2020年12月26日,中国石油新疆油田公司首席技术专家王绪龙,实验检测研究院院长(时任副院长)靳军一行10人来宁与中国科学院南京地质古生物研究所相关领导、科研人员在行政楼一楼会议室举行了座谈交流,共商“地层古生物联合实验室”发展事宜,并调研了南京古生物所地层古生物咨询中心。南京古生物所所长詹仁斌,党委书记、副所长杨涛,国家重点实验室主任袁训来等出席座谈会。南京古生物所副所长王军主持会议。
会前,地层古生物咨询中心负责人向与会人员简要介绍了中心的定位、工作方向、人才队伍和支撑平台等情况,特别就双方共建的“地层古生物联合实验室”在南京古生物所的具体运行情况向王绪龙主任和靳军副主任进行了详细汇报。
会上,刘锋研究员汇报了其承担的新疆油田“西北缘中拐-五八区佳木河划分对比”项目的最新进展情况。随后,双方就如何服务新疆油田的勘探和开发、如何尽快解决生产中的基础地质问题展开了卓有成效的探讨。
王绪龙提出要以油田需求为导向,以开展准噶尔盆地外缘研究为基准,着力解决新疆油田所在盆地内的基础地质问题。靳军重点强调南京古生物所需要持续和进一步关注新疆油田所在盆地的基础地质研究,着力提出和解决油气勘探中的焦点问题,在科研力量融合、资源共享、人才培养和科普宣传等多个方面展开联合,以期支持新疆油田的发展。詹仁斌指出,双方的合作要落到实处,多开展具体的研究工作,并要求学术交流常态化、专项研究持续化、人才互训稳定化、重要事件共同参与化。杨涛表示支持新疆油田油气勘探开发是南京古生物所的责任所在,并将在各方面给予全力支持,确保能为我国的油气勘探和开发作出更大贡献。
在2020年中,以“地层古生物联合实验室”为平台,南京古生物所与新疆油田公司实验检测研究院共同启动了 “玛页1井风城组古环境及生烃母质差异性研究”和“新疆北部石炭纪地层划分对比及岩相古地理研究”2个科研项目。由南京古生物所和新疆油田公司联合共建的“新疆油田公司石油特展厅”经过一年的筹划,克服了新冠疫情的影响,也于12月26日正式揭幕,并将于2021年元旦开始对社会免费开放。
座谈会最后,双方确定“地层古生物联合实验室”第一届学术委员会第二次会议和学术交流会将在2021年下半年在南京举行。
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新疆油田公司石油特展厅在南京古生物博物馆揭幕
2020年12月26日,由中国科学院南京地质古生物研究所与中国石油新疆油田公司联合筹建的“从黑油山走来”石油特展厅在南京古生物博物馆揭幕。在中国科学院科学传播局、江苏省科学技术协会、中国科学院南京分院以及国内多家博物馆等单位领导和专家的见证下,中国科学院戎嘉余、周忠和院士、中国科学院南京分院党组书记朱怀诚与新疆油田公司首席技术专家王绪龙等一起为石油特展厅揭幕。该特展厅得到了中国科学院科学传播局“名馆精品展”项目的资助。
新疆油田公司石油特展厅以实物、图片、视频、沙盘、动画等多种形式生动形象地向南京市民展示了石油形成、开采、集输、炼化的全过程。来自新疆油田公司的讲解员声情并茂地向参观者介绍新疆油田发现、发展、壮大的历程。自上世纪50年代以来,新疆石油人奋战在祖国西北边陲,为国家能源安全默默发挥重要贡献。石油特展厅不仅向社会公众科普石油与民生的紧密关系,也向南京市民展示新疆石油人“安下心、扎下根、不出油、不死心”的大无畏精神,展示其“我为祖国献石油”的爱国豪情。
这是中国石油企业首次在石油系统之外设立石油特展厅,也是向社会大众科普石油知识、宣传石油企业的一次尝试。石油特展厅的建立,是南京古生物所发挥现代古生物学和地层学国家重点实验室作用,积极响应党中央和中国科学院的号召,主动部署,将科研力量面向国民经济,切实解决产业部门的基础应用问题和卡脖子问题的一种表现。
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“远古生命与你我同行”科普论坛系列活动在南京举办
为落实习近平总书记关于“要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”重要讲话精神,提升中国科学院南京地质古生物研究所科学传播及服务社会能力,12月26日-27日,“远古生命与你我同行”大型主题科普论坛暨南京古生物博物馆升级改造重新开放仪式-中科院标本馆科普网络委员会2020年会在南京举行。
12月26日,主题活动论坛开幕式在南京古生物博物馆举行。中国科学院院士戎嘉余,中国科学院院士、中国科普作家协会理事长周忠和,中国科学院科学传播局高级业务主管、四级职员徐雁龙,中国科学院南京分院分党组书记、江苏省科协副主席朱怀诚,国家古生物化石专家委员会副主任、中国自然科学博物馆学会副理事长兼地学博物馆委员会主任、中国地质博物馆原馆长贾跃明,江苏省科技厅副厅长赵建国,内蒙古自治区自然资源厅副厅长王富友,中国石油新疆油田分公司企业首席技术专家王绪龙,江苏省科协二级巡视员杨文新,南京市科协二级巡视员庄文辉等专家和领导,以及来自全国各科研院所、博物馆、高校及中小学校、合作企业代表近200人参加论坛活动开幕及展陈揭幕仪式。
开幕式由南京古生物所党委书记、副所长杨涛主持。南京古生物所所长詹仁斌所长致欢迎词,对与会人员表示热烈欢迎。他指出科学传播是南京古生物所的中心工作之一,在科学院和国内外有关单位支持下,在全所职工齐心协力下,今年南京古生物博物馆升级改造工作顺利完成。希望通过这次论坛活动,深化博物馆之间的合作交流,提升科普能力水平,开展富有成效的科普活动,进一步推动科学传播工作深入发展。
徐雁龙、周忠和、贾跃明以及王绪龙分别做了大会致辞,对南京古生物所的科普工作给予高度肯定,对博物馆升级改造后重新开放表示热烈祝贺。随后,与会的领导嘉宾为展陈升级新馆揭幕,并参观南京古生博物馆展陈和中科院名馆精品展“从黑油山走来”新疆石油特展。
大会开幕式后,举行了南京科协大讲堂第46期(总第890期)暨2020年玄武区科普报告进机关活动讲座,特邀周忠和院士做题为《来自化石的秘密—漫谈古生物学》的精彩演讲报告,并和听众进行了互动交流。大会开幕式上,举行了“李四光少年科学营”开营仪式,李四光孙女邹宗平女士发来视频致辞,戎嘉余和周忠和两位院士为首批20余位李四光少年科学营营员代表颁发了证书。之后还进行了授牌和颁奖活动,南京古生物博物馆为南京市五所中小学校授牌古生物科普基地学校,为2020年生命奥秘科普绘画大赛的一等奖获得者颁奖获奖证书。另外,还发布了南古天目古生物科普文创的首批设计作品。
26日下午,举行了博物馆科普教育馆长和校长论坛活动。中国地质博物馆原馆长贾跃明、浙江自然博物馆原副馆长金幸生、河南省地质博物馆馆长徐莉、深圳古生物博物馆馆长傅晓平,中山大学生物博物馆馆长庞虹等分别应邀作了题为《科普攻略·道法自然》、《境内外特展的实践与思考》、《开放共享 你我同行》、《对博物馆教育工作的再认识》、《生物多样性保护—科学研究与自然教育》的精彩报告;并与多所江苏省和南京市的中小学校长进行研讨,共同探讨如何将古生物博物馆资源有效转化为中小学教育资源。
论坛期间,中科院标本馆科普网络委员会2020年会也在南京古生物博物馆同时举办,来自中国科学院八家单位的15位专家“走出象牙塔”,分别结对南京市的十五家中小学开展了科普进校园活动。
江苏电视台、南京广电、新华日报、南京日报、扬子晚报、现代快报、金陵晚报、江苏科技报等媒体对本次论坛活动及博物馆升级开馆进行了报道。
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南京古生物所寒武纪大爆发研究团队开展青藏高原科学考察
2020年8月21日至9月14日,由中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发团队组成的野外科考队伍在青藏高原祁连山地区成功执行第二次青藏高原综合科学考察“新元古代-古生代重要转折期生物多样性变化及其演化”专题的科考任务。
科考队伍在为期24天的科考任务中完成了对祁连山、北山、龙首山地区多条剖面进行了踏勘、描述、及化石、沉积学标本、碎屑锆石等各类样品的采集等工作。总行程1万余公里,途径青海省、甘肃省、内蒙古自治区,为限定相关地层年龄、恢复该地区对应时期古生物、古地理面貌等进一步科学研究工作奠定了坚实的基础。
据悉,第二次青藏高原综合科学考察研究于2017年启动,中国科学院青藏高原研究所姚檀栋院士任项目首席科学家,2018年9月5日于拉萨发布了首期成果。“新元古代-古生代重要转折期生物多样性变化及其演化”专题旨在恢复青藏高原新元古代至古生代时期的生物面貌、演化过程,揭示该时段各地块的古生物、古地理和古环境的内在联系。
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地球生物多样性数据库(GBDB)研究取得阶段性进展
数据驱动的知识发现是继实验归纳,模型推演,仿真模拟之后的科学研究第四范式,正在逐渐拓展至自然科学研究的各大领域之中。古生物学与地层学的研究注重定性与定量集合,在数据分析与使用方面近年来也呈现逐渐增加的趋势。
数据驱动的知识发现是继实验归纳,模型推演,仿真模拟之后的科学研究第四范式,正在逐渐拓展至自然科学研究的各大领域之中。古生物学与地层学的研究注重定性与定量集合,在数据分析与使用方面近年来也呈现逐渐增加的趋势。
中国科学院南京地质古生物研究所具有自主知识产权的地球生物多样性数据库(Geobiodiversity Database,GBDB)成立于2007年,是一个基于地层剖面的古生物学和地层学的综合数据库。2020年以来,南京古生物所大数据中心团队对GBDB数据进行了整体梳理,全面改版和优化了数据库网站,取得了系列进展。
一是归纳总结GBDB发展历程,梳理优势、不足与独特之处。对数据进行增补关联、剔除冗余、分析和并,实现数据量以互动的、可视化的方式实时展示,并与国内外其他数据库数据联动,开展互补性共建与合作。
二是开发GBDB数据库的移动设备软件,用户可以在电脑、平板电脑和手机端同步查看、搜索、评论GBDB数据。建立了个性化用户系统,用户个人数据可在多个设备端口登陆并保持同步,安卓系统用户可在“应用宝”或通过百度直接搜索“剖面查询”下载安装,iOS操作系统用户在APP Store搜索“剖面查询”下载安装。
三是在GBDB网站上嵌入了多种软件。比如现代与古代经纬度转换软件、化石智能识别软件等,同时向非结构化数据(化石图像等)库进行逐步拓展,GBDB与已经上线的fossil-ontology网站采用单点登录、数据互通、密切关联。
四是开发服务端口方面,将GBDB目前的硬件与软件资源面向研究所开发使用,为用户提供数据分析、高性能运算、数据可视化成图、数据存储备份等服务。
南京古生物所大数据中心2020年已取得五项软件著作权。另外,徐洪河研究员、陈焱森工程师以及天津大学牛志彬博士,对上述内容以及GBDB未来发展等方面撰写了相关文章,已发表在高影响力期刊《地球系统科学数据》(Earth System Science Data)上。
文章相关信息:Xu, H.-H., Niu, Z.-B., and Chen, Y.-S. 2020. A status report on a section-based stratigraphic and palaeontological database – the Geobiodiversity Database, Earth System Science Data, 12, 3443–3452, https://doi.org/10.5194/essd-12-3443-2020.
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系统发育基因组学研究证明跳蚤是特化的蝎蛉
近日,中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳研究员等通过对开源组学数据的挖掘和深入系统发育基因组学分析,确立了吸吻类(长翅目、蚤目和双翅目)内部的系统发育关系,从而揭示跳蚤是一类特化的蝎蛉,并将蚤目降级为长翅目的一个次目(图2)。相关研究成果于2020年12月21日发表于《古昆虫学》(Palaeoentomology)。
蚤目(俗称跳蚤)属于节肢动物门、昆虫纲,是一类体型侧扁,外形高度特化,并严格以吸血为生的全变态昆虫(图1)。跳蚤体型很小,通常体长仅1~3毫米,属于外寄生昆虫,主要以吸食哺乳动物(包括人类)和鸟类的血液为生。
蚤目作为昆虫系统演化树上一个独立分支,得到了许多形态特征(侧扁、无翅、具刺吸式口器、具栉等)和生活习性等证据的支持。然而,跳蚤与其他昆虫目之间的亲缘关系一直是昆虫系统学领域的未解之谜。早在19世纪,有学者根据外部形态认为跳蚤是鞘翅目(甲虫)的近亲;直到20世纪中后期,支序系统学的奠基人Willi Hennig发现跳蚤与长翅目(蝎蛉)和双翅目(苍蝇、蚊蚋等)的关系密切,三者共同构成吸吻类(Antliophora)。
21世纪以来,随着分子系统学和基因组测序技术的发展,跳蚤系统位置的难题依然没有得到解决:基于转录组数据的系统发育分析表明蚤目与长翅目构成姊妹群的关系;而基于一些基因串联的系统学分析发现,跳蚤位于长翅目的内部,与雪蝎蛉科(Boreidae)构成姊妹群的关系。
2012年初,中国科学院南京地质古生物研究所黄迪颖研究团队在《自然》(Nature)杂志报道了产自我国内蒙宁城中侏罗世道虎沟动物群(距今约1.65亿年)和辽宁北票早白垩世热河动物群(约1.25亿年)的多样过渡类型巨型跳蚤,揭示了蚤目的起源与早期演化及其与寄主的关系。跳蚤化石具有很长的刺吸式口器显示了与中生代具长喙的阿纽蝎蛉科(Aneuretopsychidae,可能的裸子植物传粉者)的相似性,从而提出蚤目起源于具长喙的长翅目,而与雪蝎蛉关系较远。
2020年初,南京古生物所王博研究团队在《科学进展》(Science Advances)杂志也报道了白垩纪缅甸琥珀中具长喙的阿纽蝎蛉化石。通过对38个化石类群的54个形态特征的系统发育分析,表明长翅目是多系群,蚤目与双翅目构成姊妹群;并认为阿纽蝎蛉的口器与跳蚤不同,不是蚤目的姊妹群。尽管跳蚤系统位置的研究对理解寄生性行为的起源和确立昆虫分类的体系具有重要意义,但相关系统学研究进展缓慢。
近日,南京古生物所蔡晨阳、黄迪颖研究团队和英国布里斯托大学古生物团队合作,选取了现生吸吻类26个代表物种,包括长翅目所有亚目(新长翅亚目Neomecoptera、小长翅亚目Nannomecoptera和具塞亚目Pistillifera)、蚤目和双翅目,根据此前千种昆虫转录组进化(1KITE)团队测得的转录组数据,调取了1,478个直系同源单拷贝蛋白编码核基因,代表了目前已知最大的吸吻类分子数据矩阵。此外,研究人员还构建了包括29个物种的线粒体基因组与多个基因联合的较小数据矩阵。
通过基因的序列比对、串联等分子系统学分析之后,重点对组学矩阵的氨基酸序列进行了“去噪音”处理,对测序、组装或序列比对过程中形成的噪音位点进行清理,构建出3个新的分子数据矩阵:分别为无噪音矩阵(BMGE -h 0.5)、保守位点矩阵(BMGE -h 0.4)和超保守位点矩阵(BMGE -h 0.3)。结合分子进化模型选择的分析,确定了数据拟合度最佳的模型,证明位点异质模型(CAT模型)明显优于前人使用的位点同质模型(LG模型等)。
研究人员进而利用3种不同的氨基酸进化模型对3个矩阵采用贝叶斯推演(PhloBayes软件,CAT-GTR+G4模型)和最大似然分析(IQ-Tree软件,C20+R4和LG4X+R模型)来构建系统树。所有结果一致表明吸吻类的单系性,并证明蚤目位于长翅目的内部,与现生的小蝎蛉科(Nannochoristidae)构成姊妹群的关系(图3)。通过进一步的近无偏检验(AU test)也强烈支持跳蚤是小蝎蛉科的姊妹群(PAU = 0.9988),而完全否定了跳蚤与雪蝎蛉科或与双翅目之间的姊妹群关系(PAU = 0)。
在形态特征方面,蚤目与现生小蝎蛉科均具有潜在的共有衍征,如口器特征和精泵。现生小蝎蛉口器较特化,具有由上唇形成的食物通道和针状上颚等,与吸食植物流汁相适应;而中生代的阿纽蝎蛉恰好填补了小蝎蛉科向跳蚤过渡的演化缺失环节。由此证明了跳蚤是从吸食植物花蜜的长翅目祖先演化而来,最终成为如今吸食脊椎动物血液的寄生虫。
系统发育基因组学的结果也为当今昆虫系统分类提供重要的参考依据。根据跳蚤位于长翅目内部的系统发育关系,研究人员正式提出蚤目应降级为蚤次目(infraorder)。现生完全变态类昆虫将从11个目减少为10个目,这项研究成果将对现生昆虫系统分类体系具有深远的影响。
相关研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委和英国皇家学会的资助。
论文信息:Erik Tihelka, Mattia Giacomelli, Diying Huang, Davide Pisani, Philip C. J. Donoghue, Chenyang Cai* (2020) Fleas are parasitic scorpionflies. Palaeoentomology 3(6): 641–653.