象鼻虫的社会性由栖身行为和趋同的基因丢失所塑造

真社会性以世代重叠、协作性育幼和生殖分工为特征，已在包括膜翅目（蚂蚁、蜜蜂和黄蜂）、蜚蠊目（白蚁）和鞘翅目（象甲）在内的多个亲缘关系相距甚远的昆虫目中独立演化。尽管已有多项研究考察了膜翅目和蜚蠊目中真社会性从独居祖先演化而来的分子演化过程，但迄今为止，我们对鞘翅目中社会性演化的分子特征仍知之甚少。象甲科（Curculionidae）为研究这一问题提供了理想的系统，因为该科涵盖了完整的社会复杂性谱系：从亲代照护，到真社会性的数次兼性起源，再到唯一一种专性真社会性甲虫——澳大利亚扁材小蠹（Austroplatypus incompertus）。我们构建了澳大利亚扁材小蠹以及两种兼性真社会性象甲——黑材小蠹（Xylosandrus germanus）和萨克森材小蠹（Xyleborinus saxesenii）的基因组组装；结合18个已公开发表的象甲基因组，这些数据共同涵盖了社会性两次独立的演化起源。我们的分析显示，随着社会复杂性的增加，整个基因组范围内的纯化选择逐渐减弱，其中以澳大利亚扁材小蠹最为显著。我们发现，在社会性发生演化的谱系中，趋同的基因家族收缩显著过量，而没有发现正选择增强的证据。这些发现表明，象甲社会性演化的分子机制主要表现为选择松弛和基因丢失，而非适应性创新与基因家族扩张。这些观察结果与庇护效应和有效种群规模减小发挥重要作用的观点相一致；这种模式此前尚未在其他类群中被观察到。

真社会性以世代重叠、协作性育幼和繁殖分工为特征，已在多个亲缘关系相距甚远的昆虫目中独立演化，包括膜翅目（蚂蚁、蜜蜂和黄蜂）、蜚蠊目（白蚁）和鞘翅目（象甲）。尽管已有多项研究考察了膜翅目和蜚蠊目中真社会性由独居祖先演化而来的分子演化过程，但迄今为止，人们对鞘翅目社会性演化的分子特征仍知之甚少。象甲科昆虫为研究这一问题提供了理想系统，因为其社会复杂性涵盖了从亲代照料、数次独立起源的兼性真社会性，到唯一一种专性真社会性甲虫——澳洲针壳象甲（Austroplatypus incompertus）的完整谱系。我们构建了澳洲针壳象甲以及两种兼性真社会性象甲——德国木蠹象甲（Xylosandrus germanus）和萨克森木蠹象甲（Xyleborinus saxesenii）的基因组组装；结合已有的18个公开象甲基因组，这些数据共同涵盖了社会性两次独立的演化起源。我们的分析显示，随着社会复杂性的增加，全基因组范围内的纯化选择发生松弛，这一现象在澳洲针壳象甲中最为显著。我们发现，在社会性发生演化的谱系中，趋同的基因家族收缩显著过量，而没有发现正选择增强的证据。这些结果表明，象甲社会性演化的分子机制主要表现为选择松弛和基因丢失，而非适应性创新与基因家族扩张。这些观察结果与庇护效应和有效种群大小降低发挥重要作用的观点一致，而这种模式此前尚未在其他类群中被观察到。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.19.752859v1?rss=1

🏷️ 真社会性演化 比较基因组学 趋同基因丢失 纯化选择松弛 有效种群规模 象甲科