近期，中国农业大学植物保护学院刘星月团队在进化生物学领域主流期刊《系统生物学》（Systematic Biology）上发表题为A Double-edged Sword: Evolutionary Novelty along Deep-time Diversity Oscillation in An Iconic Group of Predatory Insects (Neuroptera: Mantispoidea)的研究论文。
演化创新与物种多样化之间的关系是演化生物学中的一个核心议题。研究显示，并非所有的演化创新都能显著提升物种的适应性或促进多样化。因此，识别那些对演化有积极影响的创新，特别是能够驱动物种适应性辐射的关键特征，变得尤为重要。然而，由于许多演化事件发生在遥远的过去，加上分子和古生物学证据的稀缺以及研究方法的限制，理解这些关键创新的作用面临诸多挑战。
以螳蛉总科（Mantispoidea）为例，这是一个脉翅目昆虫的重要类群，其大部分成员具有类似螳螂的捕捉前足。该总科包含四个科：鳞蛉科（Berothidae）、刺鳞蛉科（Rhachiberothidae）、双翅螳蛉科（Dipteromantispidae）和螳蛉科（Mantispidae），并拥有超过500种现生物种和165种已灭绝物种。尽管有着长达2亿多年的演化历史，但其内部系统发育关系一直存在争议，且很多化石类群的系统地位尚未确定。这使得螳蛉总科成为研究演化创新与物种多样化之间关系的理想模型。
一项新的研究表明，通过构建一个全面的形态特征数据集，研究人员首次重建了包括所有科/亚科在内的螳蛉总科的系统发育树和演化时间框架。基于此，他们进行了多项宏演化分析，如形态空间分析、祖先状态重建、性状演化速率估算等，深入探讨了捕捉足这一形态创新在深时物种多样性演化中的作用。
分析结果揭示，在螳蛉总科演化的早期阶段，捕捉足的出现显著加速了总体形态演化速率，并伴随着物种形成率和净多样化率的大幅提升，表明捕捉足的演化可能是推动该类群早期适应性辐射的关键因素。然而，随着演化进程的发展，捕捉足对物种多样化的促进作用并未持续，不同支系间的演化模式也显示出显著差异。例如，中生代刺鳞蛉科虽然在捕捉足的演化上表现出高速率和高分异度，但这并没有带来物种多样性的增加，反而可能因为过度特化导致了演化瓶颈。相反，螳蛉科则展示了一种更为平衡的演化模式，即捕捉足和其他结构的创新都得到了发展，促进了生态位分化，减少了竞争压力，从而提高了该科对环境变化的适应能力。
此外，研究还指出，捕捉足的演化创新、环境因子的变化以及支系间的相互作用共同影响了螳蛉总科物种多样化的动态变化，尤其是在白垩纪中期附近发生的显著波动。不过，这一时期的多样化突变也可能受到取样偏差的影响。
综上所述，这项研究不仅揭示了捕食相关形态创新复杂的演化模式，还强调了它们在不同演化阶段和支系间对多样性演化的双重影响，为理解昆虫的深时演化提供了新的见解。
中国农业大学植物保护学院在读博士研究生李鸿宇为论文第一作者，刘星月教授为论文通讯作者。中科院南京地质古生物研究所王博研究员、箕面公园昆虫博物馆Hiroshi Nakamine博士、北海道大学Shuhei Yamamoto博士、曼彻斯特大学James E. Jepson博士、柏林自然历史博物馆Michael Ohl教授、维也纳自然历史博物馆Ulrike Aspöck 教授、维也纳医科大学Horst Aspöck教授、美国自然历史博物馆Michael S. Engel教授、布里斯托大学Michael J. Benton教授、Philip Donoghue教授、北京夏虫琥珀博物馆卓德先生、重庆三峡昆虫博物馆张巍巍先生、缅甸宝石博物馆Thet Tin Nynt先生参与合作研究。该研究得到了国家自然科学基金，中国农业大学2115人才培育发展支持计划，科技部基础资源调查专项，长江学者奖励计划，国家动物标本资源库、国家留学基金委以及日本学术振兴会的资助和支持。
图1 白垩纪缅甸琥珀螳蛉总科昆虫生态复原图（杨定华绘）
图2 基于形态矩阵 143T（232×143）未分区贝叶斯支端定年推断的螳蛉总科Mantispoidea时间树
图3 螳蛉总科Mantispoidea形态演化速率
图4 螳蛉总科形态分异度与体型演化
图5 螳蛉总科各主要支系多样化率历史动态（包含白垩纪缅甸琥珀样本）
图6 基于指数模型的螳蛉总科Mantispoidea物种形成率和灭绝率与形态和古环境因素，以及类群内外互作因素间的相关性
