线粒体基因组解析摇蚊科系统发育关系：多数据集比较揭示分类学争议与进化新见解

研究人员针对摇蚊科(Chironomidae)线粒体DNA(mtDNA)系统发育信号可靠性问题，通过测序18个新线粒体基因组（含首例Protanypodinae数据），结合65个已注释基因组，采用贝叶斯推断(BI)和最大似然法(ML)分析5种数据集。研究发现PCG12+rDNA数据集结合扩展外群能提供最强系统发育信号，支持Orthocladinae因Brillia和Abiskomyia位置导致的并系性，为摇蚊科高阶分类修订提供分子依据。

　　

在昆虫系统学研究中，摇蚊科(Chironomidae)作为双翅目(Diptera)的重要类群，其复杂的形态特征和全球分布模式长期困扰着分类学家。尽管线粒体DNA(mtDNA)因其母系遗传、高突变率和低重组率等特点被广泛用于系统发育重建，但前期研究显示摇蚊科mtDNA拓扑结构与形态学和多基因核数据存在显著矛盾——究竟是生物学因素（如不完全谱系分选或杂交渗入）还是方法学缺陷（如外群选择不当）导致这些差异？这一争议直接影响到对摇蚊科230余个属、约7,000个物种进化历史的解读。

俄罗斯科学院远东分院东亚陆地生物多样性联邦科学中心淡水水生生物学实验室的研究团队在《Journal of Insect Science》发表的研究中，通过整合18个新测序的线粒体基因组（覆盖5个亚科，包括首例Protanypodinae数据）与73个公共数据集，采用贝叶斯推断(BI)和最大似然法(ML)对5种数据组合（13个蛋白编码基因PCG、PCG12、PCG+rRNA、PCG12+rRNA及氨基酸序列AA）进行系统发育重建。研究首次系统评估了外群选择（无外群、短外群Ceratopogonidae+Culicidae、扩展外群Culicomorpha）对拓扑结构的影响，并利用3个化石校准点推算了关键分歧时间。

关键技术包括：1) Ion S5和Illumina NovaSeq X Plus平台测序18个样本；2) MITOS2注释线粒体基因；3) PartitionFinder 2.1.1选择最佳分区模型；4) MrBayes 3.2.7a和IQTree 2.3.4分别进行BI和ML分析；5) BEAST 2.7.7估算分歧时间。

主要结果包括：

1. 数据集比较：PCG12+rDNA数据集（扩展外群）具有最高节点支持度（BPP>0.9，BS>90%），其-lnL值(-180400)和ESS值(4975)最优，而包含第三密码子的PCG数据集表现最差。

2. 亚科系统发育：支持Podonominae+Tanypodinae姐妹群关系（与多基因数据矛盾），Protanypodinae与Diamesinae的姐妹关系仅在50%拓扑中出现。争议亚科Telmatogetoninae在不同分析中位置多变，或为基部分支或与Orthocladinae+Chironominae姐妹。

3. Orthocladinae并系性：因Brillia和Abiskomyia脱离核心Orthocladinae（形成Orthocladinae s.l.），前者与Chironominae构成姐妹群，后者位于二者基部，暗示传统形态分类需修订。

4. 分歧时间：摇蚊科起源于三叠纪晚期（211.3 Mya，95%HPD 185.8-236.3），Diamesinae分化于白垩纪晚期（89.8 Mya），显著晚于核基因预估的163.5 Mya，可能与Protanypodinae位置有关。

这项研究证实：1) 增加分类单元采样和扩展外群能显著提高mtDNA系统发育可靠性；2) Orthocladinae的并系性指向Brillia-group特征可能是祖征；3) Abiskomyia与Chironominae的密切关系需重新审视其形态适应性。该成果为理解摇蚊科宏进化提供了关键分子框架，同时警示线粒体系统学研究中外群策略的重要性。