蝴蝶生命树揭示了北美的起源

大约100亿年前，一群引领潮流的飞蛾开始在白天而不是晚上飞行，利用与蜜蜂共同进化的富含花蜜的花朵。这一事件导致了所有蝴蝶的进化。

自2019年以来，科学家们已经知道这一事件的确切时间，当时对DNA的大规模分析打消了早期的假设，即蝙蝠的压力促使蝴蝶在恐龙灭绝后进化。

现在，科学家们已经发现了第一批蝴蝶的起源以及它们依赖哪些植物作为食物。

在得出这些结论之前，来自数十个国家的研究人员必须创造世界上最大的蝴蝶生命树，由代表所有蝴蝶科和2%属的000多个物种的DNA组装而成。以这个框架为指导，他们在一个四维谜题中追踪了蝴蝶的运动和摄食习惯，该谜题可以追溯到北美和中美洲。根据他们92月15日发表在《自然生态与进化》杂志上的研究结果，这是第一批蝴蝶飞翔的地方。

对于主要作者，佛罗里达自然历史博物馆鳞翅目策展人Akito Kawahara来说，这个项目已经很长时间了。

“这是我儿时的梦想，”他说。“自从我小时候参观美国自然历史博物馆并看到一张蝴蝶系统发育的照片贴在策展人的门上以来，我一直想做的事情。这也是我参与过的最困难的研究，全世界的人们付出了巨大的努力才能完成。

大约有19，000种蝴蝶，将蝴蝶群的100亿年历史拼凑在一起需要有关其现代分布和寄主植物的信息。在这项研究之前，研究人员没有一个地方可以访问这种类型的数据。

“在许多情况下，我们需要的信息存在于尚未数字化且以各种语言编写的现场指南中，”Kawahara说。

作者没有气馁，决定建立自己的公开数据库，煞费苦心地将书籍、博物馆藏品和孤立网页的内容翻译并转移到一个单一的数字存储库中。

所有这些数据的基础是11个罕见的蝴蝶化石，没有它们，分析是不可能的。蝴蝶有薄如纸的翅膀和线状的游丝状毛发，很少保存在化石记录中。少数可以用作基因树上的校准点，使研究人员能够记录关键进化事件的时间。

结果讲述了一个动态的故事——一个充斥着快速多样化、步履蹒跚和不可能的分散的故事。一些群体走过了不可思议的遥远距离，而另一些群体似乎停留在一个地方，保持静止，而，山脉和河流在他们周围移动。

蝴蝶最早出现在北美中部和西部的某个地方。当时，北美被一条广阔的航道一分为二，将一分为二，而今天的墨西哥与美国、加拿大和俄罗斯呈长弧形连接。北美和南美还没有通过巴拿马地峡加入，但蝴蝶在穿越它们之间的海峡几乎没有困难。

尽管南美洲与非洲相对接近，但蝴蝶还是走了很长一段路，通过白令陆桥进入亚洲。从那里，他们迅速覆盖地面，辐射到东南亚，中东和非洲之角。他们甚至到达了，当时是一个孤立的岛屿，四面八方被数英里的公海隔开。

更令人惊讶的是他们抵达澳大利亚，澳大利亚仍然被缝合到南极洲，这是超级盘古的最后联合遗迹。蝴蝶可能曾经生活在南极洲，当时全球气温升高，在两个陆地分开之前穿过的北部边缘进入澳大利亚。

在更远的北方，蝴蝶在西亚边缘徘徊了长达45万年，最终迁徙到欧洲。川原解释说，这种长时间停顿的原因尚不清楚，但其影响今天仍然很明显。

“与世界其他地区相比，欧洲的蝴蝶种类并不多，而且它拥有的蝴蝶物种通常可以在其他地方找到。例如，欧洲的许多蝴蝶也在西伯利亚和亚洲发现。

一旦蝴蝶站稳脚跟，它们就会迅速与植物宿主一起多样化。到66万年前恐龙被消灭时，几乎所有现代蝴蝶家族都已经出现，而且每个蝴蝶家族似乎都对特定的植物群有着特殊的亲和力。

“我们在进化的时间尺度上研究了这种关联，几乎在每个蝴蝶家族中，豆类植物都是祖先宿主，”Kawahara说。“所有蝴蝶的祖先也是如此。

此后，豆类植物增加了传粉媒介的名册，包括各种蜜蜂，苍蝇，蜂鸟和哺乳动物，而蝴蝶也同样扩大了它们的味觉。根据该研究的共同作者，佛罗里达博物馆馆长和杰出教授Pamela Soltis的说法，蝴蝶建立的植物学伙伴关系帮助它们从飞蛾的小分支转变为当今世界上最大的昆虫群之一。

“自前者起源以来，蝴蝶和开花植物的进化就不可避免地交织在一起，它们之间的密切关系导致了两个谱系中显着的多样化事件，”她说。

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