中国中生代蚤类昆虫的多样性及其与寄主的协同演化

The origin and evolution of fleas have been key focal fields for entomologists and paleoentomologists. The new flea fossils from China indicate that basal fleas have appeared in the Middle Jurassic. However, there are still disputes about the diversity, taxonomic status, phylogenetic relationship and evolutionary trend of Mesozoic fleas. Based on the flea fossils from Cretaceous strata of northeastern China, this project will conduct a comprehensive and systematic study of the Mesozoic fleas, encompassing the following three key areas: 1. We will investigate the diversity of the Mesozoic fleas, create a credible classification system for fossil fleas, clarify the taxonomy of Mesozoic fleas, and explore the possible diversification mechanisms. 2. Combined with the extant fleas and the Cenozoic fossil fleas, we will analyze the trend of changes for key flea characters, especially the mouthparts, external genitalia and ctenidia on the tibia or body. 3. By statistically analyzing the contemporaneous vertebrates, we will deduce potential hosts of the Mesozoic fleas. Furthermore, we will infer the co-evolution relationships between fleas and their hosts by comparing the different groups of potential host vertebrates in various geological periods, and matching them with the trend of changes for key morphological characters of fleas.

蚤目的起源和演化过程是昆虫学家关注的一个重点。最近在我国发现的似蚤类化石表明跳蚤在侏罗纪中期已经出现，然而有关中生代跳蚤的类群、分类地位及其系统演化关系还存在较大争议。本课题基于我国东北白垩系地层发现的蚤类化石标本，对中生代蚤类做系统深入地研究：1. 调查中生代蚤类的种类多样性情况，建立可靠的蚤类化石的分类鉴定标准，澄清中生代蚤类的分类地位，寻找该时期蚤类多样性分化的原因和机制；2. 结合跳蚤的现生类群和新生代发现的材料，分析蚤类在演化过程中关键特征，特别是口器、外生殖器及栉状结构的变化规律；3. 统计中生代蚤类的伴生动物类型，探索其可能的寄主，分析各个地质时期伴生动物的差异，结合蚤类的形态特征变化规律，推断其与寄主的协同演化关系。

蚤目昆虫的起源和早期演化是昆虫学家关注的一个重点问题。本课题基于我国东北白垩系地层发现的跳蚤类化石标本及其他化石材料，分析中生代蚤目昆虫的类群多样性、寻求其多样性分化的原因、分析其关键结构的演化及其与伴生生物的关系。我们的研究结果表明：1.侏罗纪时期跳蚤的基干类群体型较大（归于Pseudopulicidae），某些类群甚至超过2cm，可能外寄生于大型脊椎动物包括恐龙或翼龙的身上；2. 白垩纪早期蚤类已经有了明显的多样性分化，已经报道了9种5属3科，展现了很多过渡性的外部特征，主要表现为体型变小、雄性外生殖器部分外露、身上有了多排的栉状毛刺结构。刺吸式口器变短等特点暗示着其宿主可能发生了转移，由大到中型的脊椎动物转移到了中小型哺乳动物身上；3. 贪婪似蚤（Pseduopulex tanlan）的发现填补了蚤类早期演化的空白，通过对其特征和结构的分析计算，发现这类跳蚤每次的吸血量至少为0.02毫升，超过了现生跳蚤的15倍；4. 白垩纪时期，和跳蚤伴生的昆虫类群，诸如长翅目、膜翅目的一些昆虫多样性也格外丰富，特别是其栉状触角结构，展现了明显的趋同演化现象。这些研究成果以申请人为第一作者或者通讯作者的身份发表在Proceedings of the Royal Society: B和BMC Evolutionary Biology等刊物。在项目的资助下，我们采集到了侏罗纪蚤类昆虫的雄性标本5件，采集到其他各类伴生昆虫标本300多件。这项研究解决了中生代时期蚤类演化的基本路线和特征结构变化趋势，为进一步研究蚤目及其与其他全变态昆虫的系统发育关系奠定了基础。