果蝇及其近缘属雄性尾器外围结构的演化：从尾须修饰到生殖隔离的形态约束

本研究聚焦果蝇科(Drosophilidae)雄性尾器非插入式外围骨片(periphallic sclerites)的演化规律。研究人员通过155个全基因组数据构建系统发育框架，对121个物种的尾器结构进行表征，首次揭示尾须腹侧修饰(cercal ventral lobes)与尾须刺(cercal spines)的演化轨迹。发现 Sophophora 亚属早期即演化出尾须刺，而 Drosophila 亚属该特征多次独立起源；证实尾须刺存在与腹侧表面积减少的形态约束，为性选择驱动雄性尾器快速进化提供新证据。

　　

昆虫尾器特别是具有体内受精特征的类群展现出惊人的形态多样性。作为主要插入式交配器官的阳茎(phallus)虽被广泛研究，但由尾须(cerci)等结构组成的外围骨片(periphallic sclerites)在交配中的功能长期被忽视。这项研究以果蝇科(Drosophilidae)为模型，通过整合155个物种的全基因组数据与121个物种的形态学数据，系统追踪了尾须腹侧修饰(cercal ventral lobes)和尾须刺(cercal spines)两大特征的演化历程。

分析表明，具有宽阔腹突且无刺的尾须是果蝇属(Drosophila)及其近缘属的祖征状态，也是 Sophophora 和 Drosophila 两大亚属的共同祖先特征。有趣的是，尾须刺在 Sophophora 亚属早期分支事件中就已出现并广泛分布，而在 Drosophila 亚属则呈现多次独立起源的趋同演化模式，且多出现在演化树末端分支。更关键的发现是，尾须刺的存在与尾须腹侧表面积的减少存在显著关联，这种形态约束可能源于这些结构在交配过程中的机械互作，为性选择(sexual selection)驱动雄性尾器快速分化提供了有力佐证。研究首次在系统发育框架下揭示了果蝇科外围交配结构的演化规律，为理解生殖器形态多样性产生机制开辟了新视角。