1月15日，生命科學學院張鵬教授課題組在國際學術(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被子植物的興起的緊密聯(lián)系。生命科學學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研究中最令人望而生畏的部分。近來年許多學者嘗試利用分子數(shù)據(jù)對甲蟲的系統(tǒng)分類進行梳理，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，學者們對于甲蟲的起源時間一直存在爭議，不同學者估算的甲蟲起源時間從3.3億年前的石炭紀到2.5億年前的二疊紀末期大滅絕之前，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，進化學家們也持不同的觀點：有人認為甲蟲大量的物種是長期進化積累的結(jié)果，而另一部分人則認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學院龐虹教授課題組，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)學研究開發(fā)了一套包含95個核基因分子標記的全新分析工具。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“進化推進器”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)生的進化機制，豐富了我們對生物進化過程復(fù)雜性的認識。該課題研究獲得了中組部“青年拔尖人才計劃”、國家自然科學基金委“優(yōu)秀青年基金”項目、以及中山大學國際科研合作平臺項目“中山大學生物博物館-澳大利亞國立昆蟲博物館聯(lián)合實驗室”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等國際進化生物學著名刊物上發(fā)表多篇研究論文。
