近期，中国农业大学植物保护学院李轩昆副教授联合国外学者在elife上发表题为The evolutionary history of the ancient weevil family Belidae (Coleoptera: Curculionoidea) reveals the marks of Gondwana breakup and major floristic turnovers, including the rise of angiosperms的研究论文。

4亿多年来，昆虫和植物一起进化，在适应重大环境变化的同时也塑造着彼此的发展。在中生代（距今约2.52亿年到6600万年前），两个主要事件导致了昆虫和植物的互动方式发生了重大变化。首先，开花植物开始取代裸子植物，成为了地球上植物区系的主导。其次，冈瓦纳古陆分裂成了多个独立的大陆，包括南美洲、非洲、南极洲和澳大利亚等部分。该研究通过对矛象科昆虫演化历史的研究，帮助我们进一步理解这两个事件如何塑造和影响了昆虫-植物的相互关系。

矛象科昆虫现存360余种，共40个属，分为2个亚科，为象甲总科的一早期分支。有证据显示，其起源于侏罗纪并与裸子植物相关联，在晚白垩纪和古近纪时期被子植物多样化并上升至生态主导地位时，逐渐迁移到被子植物上。它们在南半球展现出最高的属级多样性，有的类群取食松柏类或苏铁等裸子植物，有的种类则取食被子植物，包括棕榈科、蛇菰科、鞭寄生科、卫矛科、桃金娘科和葡萄科等。成虫主要食茎，有时食花粉；幼虫在腐烂树枝的树皮及木质组织、花蕾或果实及裸子植物球果中发育。

4亿多年来，昆虫和植物一起进化，在适应重大环境变化的同时也塑造着彼此的发展。该研究试图回答关于冠群矛象科和宿主植物相关的两个主要问题：（1）Belinae亚科Agnesiotidini、Pachyurini及Oxycoryninae亚科的幼虫在松柏类寄主中的发育是古老的、初级的关联还是更近期的、次生定植的结果？（2）生物地理进程和寄主植物转移之间的相互作用是如何影响和塑造矛象科昆虫的营养关联的？

该研究构建了两个仅包含基因组学数据的数据集以测试骨干分支的稳定性和探针侧翼区域对建树结果的影响（不包含探针侧翼：33t423g；包含探针侧翼：33t424g）。为扩大物种取样，该研究还构建了一个结合基因组学数据与Sanger数据的数据集（46t424g）。物种取样涵盖了矛象科全部7个族和60%的已知属，新测序了23个物种的锚定杂交数据和一批Sanger数据（包括CO1, 16S, 18S和28S）。

图1 矛象科的系统发育估计

矛象科大部分主干关系在不同的数据集与分区方案的组合种均获得了一致的结果：两个亚科以及其下的大多数族的单系性都得到了支持，但Oxycorynini族为非单系，而其三个亚族的单系性得到了支持。由于物种与基因取样的不足，Metrioxenini和Archicorynini的系统发育位置在不同的分析中不稳定。

图2 矛象科的时间树

分歧时间分析显示，矛象科起源于中侏罗世，距今约167.8百万年，而其冠群起源于下白垩世早期，距今约138.5百万年。祖先分布地重建揭示了矛象科起源于冈瓦纳古陆，而现存的两个亚科Belinae和Oxycoryninae分别起源于澳洲区和新热带区。矛象科祖先寄主植物最可能为松柏纲，但由于现代研究认为被子植物干群起源很早，因此不能排除其作为祖先寄主的可能性。在Belinae亚科中，松柏纲是最可能的祖先寄主植物。在Belini中，寄主植物转变为被子植物，随后两次独立转变为真蕨纲。Oxycoryninae亚科的祖先寄主植物被为被子植物或松柏纲。Oxycraspedina的祖先寄主为松柏纲，Allocorynina的寄主植物转变为了苏铁纲。祖先特征重建揭示了矛象科昆虫祖先的幼虫在寄主植物的枝干中取食和发育，其中Oxycorynina幼虫转移到被子植物的花和果实上；在Pachyurini和Oxycraspedina中转移到松柏纲的球果上；在Allocorynina中转移到苏铁纲的球果上。

总结：矛象科昆虫最早出现在距今约1.38亿年前的冈瓦纳地区。它们的幼虫很可能取食松柏纲植物的枯死的枝干和腐烂的枝条，并在其中发育。随着冈瓦纳的分裂，这些昆虫与它们的松柏纲宿主一起留在了新形成的大陆上。然而，当裸子植物变得不那么常见时，一些类群转而以开花植物为食并在其上完成幼虫发育，从而再次实现了其物种的多样化。

了解植物的可获得性和地球地理环境的变化在过去是如何影响昆虫的，有助于科学家了解进化史以及当前生态系统的稳定性和生物多样性。随着研究的深入，这可能会帮助科学家制定出更好地管理和保护生态系统的策略。