蛾类附节性二态性与异速生长模式研究：解锁进化奥秘的新钥匙

　　为探究天蛾科（Sphingidae）昆虫附节（epiphysis）性二态性及异速生长模式，研究人员分析 564 份标本。结果发现多数雄性附节更长，还明确了相关影响因素及进化趋势。该研究推进了对鳞翅目性二态性的理解，为探究进化机制提供了新视角。

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　　在奇妙的昆虫世界里，性二态性现象十分普遍。从五彩斑斓的蝴蝶，到形态各异的飞蛾，它们在大小、形状、颜色等方面都存在着显著的性别差异。这种差异不仅体现在外观上，还对昆虫的生存和繁衍起着至关重要的作用。就拿天蛾科（Sphingidae）昆虫来说，它们的附节（epiphysis）作为一种独特的结构，位于前足胫节上，承担着清洁触角的重要任务，对维持昆虫的感官功能意义重大。然而，此前人们对天蛾科昆虫附节的性二态性和异速生长模式了解甚少，存在诸多疑问。比如，附节的大小和形状在不同性别间究竟有何差异？这些差异是如何形成的？背后又隐藏着怎样的进化机制？为了解开这些谜团，来自巴西圣保罗大学动物学博物馆（Museu de Zoologia, Universidade de S?o Paulo）、坎皮纳斯州立大学生物科学研究所（Instituto de Biociências, Universidade Estadual de Campinas）以及北里奥格兰德联邦大学生理学与行为学系（Departamento de Fisiologia e Comportamento, Universidade Federal do Rio Grande do Norte）的研究人员 Georgette Paola Ancajima、Igor Eloi 和 Marcelo Duarte 等展开了深入研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们揭示了天蛾科昆虫附节的奥秘，对理解昆虫的进化和生态适应具有重要意义。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，他们从巴西圣保罗大学动物学博物馆的鳞翅目昆虫收藏中选取了 564 份标本，涵盖天蛾科 Macroglossinae 亚科中 Dilophonotini 和 Philampelini 两个族的多个物种。接着，使用蔡司 Discovery V20 体视显微镜进行观察，利用蔡司 AxioCam MRc5 相机拍摄图像，并通过 CombineZP 软件进行图像堆叠，获取高分辨率的复合照片。之后，借助 ImageJ v1.54g 软件对附节和前足胫节的复合图像进行分析，直接用配备目镜标尺的 ZEISS SteREO Discovery V8 体视显微镜测量触角。最后，运用 R 编程语言进行统计分析，构建广义线性混合模型（GLMMs）来探究变量间的异速生长模式和性别差异，还利用最大似然估计重建附节长度的祖先状态。

研究结果如下：

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• 附节长度的性别差异：在研究的 Dilophonotini 和 Philampelini 族物种中，93.2% 的雄性附节比雌性更长，仅有 4 个物种例外。例如，Hemaris croatica 雌性附节最短，为 1.37mm，Eumorpha anchemolus 雄性附节最长，达 3.87±0.12mm。
• 静态异速生长分析：
  • 附节长度（el）× 位置（po）：前足胫节位置对附节长度有显著影响（χ²=300.66，P<0.001），且存在明显的性别二态性（χ²=159.70，P<0.001），雄性数值略大。
  • 附节长度（el）× 触角长度（al）：触角长度与附节长度显著相关（χ²=782.357，P<0.001），性别差异显著（χ²=61.861，P<0.001），雄性数值稍大。
  • 附节宽度（ew）× 位置（po）：附节宽度与前足胫节位置存在显著异速生长关系（χ²=106.57，P<0.001），性别差异明显（χ²=23.54，P<0.001），雄性数值更大。
  • 附节宽度（ew）× 触角长度（al）：附节宽度与触角长度显著相关（χ²=201.52，P<0.001），性别单独作用不显著，但触角长度与性别的交互作用显著（χ²=5.17，P=0.023）。
  
  
• 进化异速生长分析：通过祖先状态重建发现，Dilophonotini 和 Philampelini 族的共同祖先附节可能为中等大小，雄性平均长度 2.46±0.587mm，雌性 2.42±0.583mm 。不同分支存在显著差异，如 Hemarina 亚族附节明显缩短，而 Dilophonotina 亚族和 Philampelini 族物种附节长度变化多样。

研究结论和讨论部分指出，该研究证实了天蛾科昆虫附节存在显著的性二态性，雄性附节普遍更长更宽，这可能与性选择有关。附节大小和位置的相关性表明，机械约束和功能需求影响着附节的形态，比如维持平衡和操控性的需要。同时，进化异速生长模式反映出生态和性选择压力的复杂相互作用。一些亚族附节的缩短可能是对特定生态位或生活史特征的适应，而不同族和物种间附节大小的广泛差异，体现了环境和行为因素对附节进化的影响。这项研究为深入理解鳞翅目昆虫的性二态性和异速生长模式提供了重要依据，开启了进化生物学研究的新方向。未来结合系统发育数据和形态分析，将进一步揭示这些变化的适应性意义和进化动态，有助于我们更好地理解昆虫在不同环境中的生存和繁衍策略，为生物多样性保护和害虫防治等提供理论支持。

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