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为探究半翅目昆虫演化，研究人员分析其化石记录，发现其受植物变迁影响，该成果意义重大。
在漫长的地球生命演化长河中，昆虫作为地球上种类繁多且分布广泛的生物类群，一直吸引着众多科学家的目光。其中，半翅目昆虫（Hemiptera）更是独特的存在，它们不仅在现代生态系统中占据重要地位，其丰富的化石记录也为研究生物演化提供了宝贵线索。然而，尽管昆虫多样化研究已在 “四大昆虫目”（鞘翅目 Coleoptera、膜翅目 Hymenoptera、鳞翅目 Lepidoptera 和双翅目 Diptera）方面取得诸多成果，但半翅目昆虫却常常被忽视。解开半翅目昆虫多样化和灭绝背后的模式与驱动因素，在进化生物学领域仍是一项重大挑战。同时，过去生态变化（如大规模灭绝和植物群更替）如何影响昆虫多样化，也亟待深入研究。为了攻克这些难题，来自法国国家自然历史博物馆（Institut de Systématique, évolution, Biodiversité）和英国牛津大学自然历史博物馆（Oxford University Museum of Natural History）的研究人员 Mathieu Boderau、André Nel 和 Corentin Jouault 开展了相关研究，其成果发表在《Communications Biology》上。这一研究利用贝叶斯框架下的生死模型（birth-death models）和半翅目昆虫的化石记录，对其过去的多样性动态进行估算，为深入理解半翅目昆虫的演化历程提供了重要依据。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，他们从古生物学数据库（Palaeobiology Database，PBDB）提取半翅目昆虫化石记录，并通过查阅文献、走访机构收集化石等方式完善数据，最终构建了包含 11842 个化石记录的数据集。其次，运用贝叶斯框架下的 PyRate 程序，在设定不同时间间隔和模型的条件下，估计物种形成（speciation）、灭绝（extinction）时间以及起源（origination）、灭绝速率的时间动态变化。最后，利用多元生死（MBD）模型，分析生物和非生物因素与半翅目昆虫起源和灭绝速率的相关性。
下面来看具体的研究结果：
- 全球多样化模式：研究显示，半翅目昆虫的演化历史充满多样化和灭绝时期。从晚石炭世到中二叠世，半翅目昆虫呈多样化发展，仅在中晚二叠世有短暂衰退。晚二叠世到中三叠世，其经历显著多样化，不过灭绝速率也有所上升。三叠纪 - 侏罗纪灭绝事件对其影响较小，而侏罗纪时期半翅目昆虫整体呈多样化，尤其是叶蝉亚目（Auchenorrhyncha）和异翅亚目（Heteroptera）。早白垩世是半翅目昆虫的又一个多样化时期，被子植物陆地革命（Angiosperm Terrestrial Revolution，ATR）期间，半翅目昆虫先经历衰退后又多样化。渐新世 - 中新世过渡时期，其起源和灭绝速率均下降。
- 与生物和非生物变量的相关性：通过 MBD 分析发现，在属水平上，半翅目昆虫的起源与被子植物多样化、孢子植物和非水龙骨目蕨类植物的多样性波动呈正相关，同时存在种内多样性依赖效应；其灭绝仅与非水龙骨目蕨类植物的多样性波动正相关。在科水平上，半翅目昆虫起源与孢子植物丰度波动正相关，灭绝与被子植物和裸子植物丰度波动负相关，且与整体科多样性变化正相关。不同半翅目昆虫类群（如 Auchenorrhyncha、Sternorrhyncha 和 Heteroptera）的起源和灭绝与不同植物类群的相关性也有所差异。
在研究结论与讨论部分，此次研究全面地揭示了半翅目昆虫的演化历程。二叠纪 - 三叠纪（P - T）大灭绝导致半翅目昆虫发生重大更替，许多古生代类群灭绝，中生代现代类群开始多样化。这可能是由于当时火山活动引发的全球环境剧变，影响了与半翅目昆虫紧密相关的植物，进而导致其衰退。而三叠纪后，异翅亚目昆虫的多样化可能得益于淡水生态系统的变化和生态位的空缺。ATR 时期，半翅目昆虫再次经历重大更替，与非开花植物相关的类群灭绝或衰退，与被子植物相关的现代类群多样化，这表明植物优势的转变对其演化影响巨大。此外，研究还发现半翅目昆虫的多样化和灭绝受生物因素驱动，特别是与宿主植物的共同演化，以及种内和种间竞争。不过，该研究也存在一定局限性，如半翅目昆虫化石记录存在 gaps，PyRate 模型假设可能与实际进化过程不符，部分灭绝类群的单系性尚未解决等。
总体而言，这项研究首次全面地研究了半翅目昆虫过去的多样性动态，将其演化轨迹与全球植物群落变化和多样性依赖等关键生物因素相联系，为深入理解半翅目昆虫在漫长地质历史时期的演化提供了重要的基础，也为后续相关研究指明了方向。未来，结合分子数据和系统发育生死模型，以及更全面的采样，有望进一步揭示半翅目昆虫演化的奥秘。
