阿塔卡马沙漠拟步甲属Gyriosomus分子系统发育与物种界定研究

本综述通过对智利特有拟步甲属Gyriosomus（俗称"沙漠小牛"）开展多基因分子系统发育研究（基于COI、Wg、CAD和28S基因），揭示了该属45个遗传单元可划分为9个主要支系。研究通过单基因与多基因物种界定分析发现，传统形态学鉴定的44个物种中仅21个得到分子数据支持，其余存在隐存种、同物异名及表型可塑性等问题。特别发现了"高级支系同域分布区"（ZHCS），该区域存在高度形态收敛和种间杂交现象，为沙漠昆虫适应性进化研究提供了重要案例。

　　

引言部分

Gyriosomus属是拟步甲科（Tenebrionidae）Pimeliinae亚科中特有的类群，分布于智利北部阿塔卡马沙漠至中部地区（南纬25°至34°），因其鞘翅具黑白斑点图案而被当地人称为"沙漠小牛"。该属自1834年建立以来已描述44个物种，但长期缺乏系统修订。近年研究发现，传统依赖鞘翅斑纹和胸背板形态的分类体系存在较大争议，部分形态特征表现出明显的可塑性。

材料与方法

研究团队在1997-2024年间对Gyriosomus全分布区进行系统采样，获取41个描述物种的样本。通过提取线粒体COI基因和核基因Wg、CAD、28S序列，构建包含3687个碱基的联合矩阵。采用贝叶斯推断（BI）和最大似然法（ML）构建系统发育树，并运用sPTP、bPTP、GMYC、ABGDr、ASAP等多种物种界定方法进行分析，最后通过STACEY软件进行多基因物种树验证。

系统发育重建结果

分子系统发育分析显示，Gyriosomus属形成9个主要支系：bridgesi支系、freyi支系、hopei支系、luczotii支系、marmoratus支系、parvus支系、pumilus支系、reedi支系和resplendens支系。其中bridgesi支系最先分化，而luczotii支系包含的物种数量最多。各支系在鞘翅图案、胸背板形态等特征上具有明显差异，但支系内部物种的形态特征存在连续变异。

物种界定新发现

分子物种界定结果显示，传统形态学鉴定的41个物种中仅有21个得到分子数据支持（如G. angustus、G. atacamensis等）。发现12个新候选种（G. sp1-sp12），其与近缘种的遗传距离介于2.1%-6.2%之间。同时识别出12个潜在同物异名案例，例如G. resplendens与G. nigrociliatus应合并为同一物种，G. laevigatus可能包含G. modestus和G. paulseni等形态型。

生态学观察

研究首次报道了"高级支系同域分布区"（ZHCS），该区域位于南纬30.5°-31.5°之间，聚集了19个物种。不同物种呈现明显的生态位分化：G. batesi等物种偏好沙丘环境，G. camanchaca等选择冲积平原，而G. freyi等适应草原生境。行为观察发现成虫具有昼行性，在沙漠开花事件后大量出现，取食植物碎屑、动物尸体甚至同类（ cannibalism）。特别记录到种间交配现象，如G. gebieni与G. whitei的杂交尝试。

讨论与展望

研究表明Gyriosomus属的鞘翅斑纹等传统分类特征存在显著可塑性，可能受纬度梯度（如reedi支系斑点衰减）和海拔梯度（如parvus支系斑纹变异）影响。建议结合雄性外生殖器等微观形态特征进行物种修订。发现的隐存种复合体（如luczotii支系）和种间杂交现象，为研究沙漠昆虫适应性辐射和生殖隔离机制提供了理想模型。未来需加强基因组学数据整合，深入解析该属在极端环境下的进化适应机制。