新的分类法突出了白蚁作为生态系统工程师的作用

Coptotermes gestroi 兵蚁特写。资料来源：Thomas Chouvenc，UF/IFAS

这些昆虫是至关重要的生态系统工程师，维护着各种环境的基础设施。和蚯蚓一样，白蚁通过分解植物材料来循环养分，它们还扮演着生物扰动者的重要角色：就像犁田一样，白蚁能使土壤通气，暴露地下养分，让水渗入更深的土层--这一切对植物的生命都至关重要。此外，白蚁还是模范建筑师：它们的土堆在烈日下也能保持凉爽，为智能建筑中的无能源空调系统提供了灵感。

Coptotermes gestroi 兵白蚁，俗称亚洲地下白蚁。白蚁下颚的乳胶状分泌物是一种防御反应，其作用是增加捕食者攻击或吞食白蚁的难度，同时也向其他白蚁发出攻击信号，以便协调防御。这种分泌物还具有抗菌特性。资料来源：Thomas Chouvenc， UF/IFAS

革命性研究：新的白蚁分类系统

正如许多生态系统依赖白蚁提供的基础设施一样，白蚁研究也需要坚实的基础。现在，一个国际研究团队创建了一个新的白蚁分类系统。他们的工作建立在专家共识和大量数据分析的基础上，现已发表在《自然-通讯》上。

冲绳科学技术研究所（OIST）进化基因组学小组成员、第一作者西蒙-海尔曼斯博士说："我们用一个模块化的、非常强大的白蚁家族分类系统解决了以前系统的模糊性问题。有了这本新'字典'，我们就有了一个坚实的平台，可以据此研究白蚁的多样性和它们在生态系统中扮演的角色，并适应未来的发现。"

白蚁科和亚科的新生命树。每个分支表示科和亚科从它们最后的共同祖先分裂出来。红色分支是以前被定义为白蚁科的亚科，而蓝色分支是以前被定义为犀白蚁科的亚科。图片来源：OIST：OIST.白蚁照片由 T. F. Carrijo、P. Eggleton、G. Josens、S. Hellemans、C. M. Kalleshwaraswamy、M. M. Rocha、R. H. Scheffrahn 和 J. Šobotník 提供。

白蚁分类的演变及其挑战

分类学是对生物群体（或类群）进行科学分类的一门古老学科，是所有生物学的基础。正如海尔曼斯博士所说："如果你想观察自然界中的任何事物，你就需要确定你的观察单位。分类可能是任意的--动物并不在乎我们给它贴上异啮齿目还是犀啮齿目--但这是一种必要的分类，它能让研究人员限制研究范围并清晰地进行交流。"

在现代DNA测序技术问世之前，这些区分通常基于形态学分析，即根据生物的身体特征和行为进行分类，并根据相似性将其相互联系起来。但是，虽然确定黑猩猩和人类与大猩猩的区别可能很容易，但目测确定两只白蚁之间的区别可能会更加困难。

随着时间的推移，形态分析的主观性导致了白蚁家族树的错综复杂。有些白蚁的多样化速度非常快，这意味着这些物种的进化速度比其他物种快。然而，仅有十个不同的科被确定下来，这不得不容纳大量形态各异、进化关系不明确的动物。

单系、多系和旁系这三个术语被用来描述物种群之间的关系：单系物种群有一个共同的祖先；多系物种群通常有共同的特征，但没有共同的祖先；旁系物种群包括一个共同的祖先以及一些后代，但不是所有后代。白蚁是蟑螂目中的一个单系类群，它的问题在于，由于进化关系的混乱，传统分类的特点是大量的旁系和多系。

两种白蚁--害虫 C. gestroi（左）和非害虫 D. longilabius（右）囟门的比较，囟门是白蚁头部中央分泌防御液体的开口。以前，Rhinotermitidae 家族中既有（D. longilabius）有（C. gestroi）囟门上有一条窄沟的白蚁，也有无（D. longilabius）囟门上没有一条窄沟的白蚁，但现在通过系统发育分析，并剔除了像 C. gestroi 这样没有窄沟的白蚁，这种不一致的现象得以澄清。图片来源：左：Thomas Chouvenc，UF/IFAS。右图Simon Hellemans，OIST

白蚁研究的新纪元

Hellemans 博士解释说："通过广泛的数据分析和新的形态学调查，我们成功地将较大的亚科拆分开来，从而完全消除了白蚁科谱中的旁系和多系现象。这是提供稳定的白蚁命名法的关键。分类学也是建立在历史记录的基础上的，因此这一点非常重要。"

新的白蚁生命树中的每个科和亚科都是单系的，从而理清了白蚁物种之间的进化关系，使新发现或重新分类的白蚁物种更容易归类。新的白蚁生命树还强调了白蚁的多样性，这使得研究和害虫控制更加精确。例如，Coptotermes gestroi 是一种具有破坏性的有害白蚁，由于形态相似，最初与非有害白蚁 Dolichorhinotermes longilabius 一起被归入犀白蚁科。然而，早期的系统发育研究表明，这两个物种的亲缘关系可能并不密切，现在更先进的系统发育和形态学调查证实了这一点，并将 C. gestroi 重新归入异白蚁科。

现代系统发生学的合作努力

重写字典并非易事。更重要的是，它需要达成共识--毕竟，如果在定义上存在分歧，字典就毫无用处。

更新白蚁生命树的工作始于2022年在OIST举行的一次研讨会，该研讨会由进化基因组学组组长汤姆-布吉尼翁（Tom Bourguignon）教授组织。会上，该小组提出了修订生命树的框架，其中包括形态学调查和由 OIST 超级计算机驱动的数据分析。分类系统的系统发育修订通常基于一个数据模型，超级计算机可能需要数周的时间来计算，而且每次调整都要重新开始处理。

"我们的分类基于 51 个模型的会聚，每个模型的计算大约需要 2 周时间，"Hellemans 博士回忆道。"这要感谢Deigo，它让我们能够并行运行分析。"

Deigo 是由 OIST 核心设施运营的主要超级计算集群的名称，以冲绳县县花命名，供所有 OIST 研究人员使用。

Hellemans 博士强调说："系统发生学不能孤立存在。虽然研究人员利用 DNA 标记的计算模型来确定白蚁家族之间的进化关系，但这些模型并没有考虑到白蚁的生活习性以及它们在环境中扮演的角色。这些知识是由人类专家提供的，他们毕生致力于我们生命世界的一个子集，对他们所研究的物种有着宝贵的、科学的了解。"

尽管协调如此大规模的合作项目十分困难，但新的白蚁分类系统大于其各个部分的总和。有了它，我们就有了一个更强大的框架来研究这些重要的生态系统工程师。

编译自/ScitechDaily