白蚁的亲戚是蟑螂？分类学家究竟是什么脑回路？

来源 | 科学大院（ID：kexuedayuan）

作者 |姬俏俏 侯永翔

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先来两道快问快答：

问

蚂蚁和蟑螂，谁跟白蚁的关系更近？

白蚁（图片来源：iNaturalist）

问

下图中的昆虫是蜂，还是蝇？

食蚜蝇（图片来源：维基百科）

如果仅凭直觉，你大概率会猜错——第一题和白蚁更亲的是蟑螂；第二题全是食蚜蝇，它们只是和蜂类“撞脸”了。为什么看起来完全不同的物种会是亲戚，而看起来非常相似的物种却关系很远？科学家到底是怎么给物种分类的？这一切，都要从200多年前，一位痴迷于给万物命名的瑞典人说起。

它到底是谁？

很难想象，在物种没有统一命名规则的年代，一位德国昆虫学家描述的“大甲虫”，和一位法国同行笔下的“巨型硬壳虫”，可能指的是同一种生物。更糟糕的是，同一种昆虫在不同的地方可能有十几个名字，而两个完全不同的物种，却可能因为外形相似被混为一谈。

这种“同物异名、同名异物”的混乱，让科学家们无法高效交流。当欧洲的贵族和博物学家们热衷于收集各种生物标本时，他们面对的最大难题不是“怎么找到新物种”，而是“我手里的这个应该叫什么？”

于是，分类学就在不断吸收各方优势中，逐渐成熟……

给万物命名

把这场混乱理出头绪的，是被誉为“现代生物分类学之父”的瑞典科学家卡尔·冯·林奈（Carl von Linné）。他从小就对大自然充满好奇，喜欢观察动植物，后来规范并推广了沿用至今的“双名法”，为每一种生物赋予独一无二的拉丁学名。

双名法简单来说，就是用两个拉丁词为每个物种命名，就像我们的姓名。第一个词是“属名”，相当于物种的“姓氏”，表示它属于哪个大家族；第二个词是“种名”，相当于物种的“名字”，用来区分家族中的不同成员。比如我们人类自己，拉丁学名是Homo sapiens——Homo是人属，sapiens是种名，意为“有智慧的”。这种命名方式全球通用，确保了无论你在哪个国家，科学家讨论的都是同一种生物。

瑞典100克朗纸币纪念林奈对生物分类学的巨大贡献（图片来源：维基百科）

至于分类的依据，最初也只能“以貌取物”。例如在昆虫的分类中，林奈发现了一个特别重要的特征——翅。昆虫的翅不仅形态多样，而且在制成标本后仍然能保持稳定，不容易变形、变色。因此，他选择以翅的质地和结构作为初步归类不同昆虫的主要依据。

比如蝴蝶的翅布满鳞片，归到鳞翅目；甲虫的前翅硬化，就像坚硬的盾牌，被归为鞘翅目；苍蝇、蚊子看起来只有两只透明柔软的翅，被划分到双翅目（后翅特化为平衡棒，不易观察到）；而白蚁，由于人们最初观察到的都是没有翅的工蚁和兵蚁，所以一度被认为是“无翅类”，后来科学家才发现，白蚁其实也有长翅的繁殖蚁，而且跟蟑螂的关系比蚂蚁更近，所以最终在现代分类中归为了蜚蠊目。

1758年，林奈在《自然系统》第10版中，描述了4000多种动物，以翅为主要特征将昆虫划分为7个类群（鞘翅目、半翅目、鳞翅目、脉翅目、膜翅目、双翅目和无翅类），并建立起“纲-目-属-种”的四级分类系统。这套框架，为全世界的昆虫研究者提供了共同的语言，也成为现代动物命名法的起点。

左：1758年出版的《自然系统》（图片来源：维基百科）；右：原著341页，昆虫纲中“目”的划分依据翅的特征而定：翅4片、翅2片（后翅特化为平衡棒）、无翅（即没有翅，也没有鞘翅）

发现翅上“地图”

林奈的框架搭好了，但随着新物种不断被发现，有些昆虫乍一看长得很像，仅靠肉眼观察翅的宏观形态已经不够用了。好在科学技术的发展帮了大忙，到了19世纪，显微镜的普及将昆虫分类学从宏观形态带入了微观结构的新阶段。

在显微镜下，人们第一次观察到昆虫的翅上原来有如此复杂的脉络，就像叶脉一样，充满细节——翅上的结构分为翅脉和翅室，前者就像是支撑风筝的骨架，后者则是被这些“骨架”围起来的小格子。为了理清这些复杂结构，昆虫学家建立了脉序系统，最常用的是假想模式脉序系统（Comstock-Needham）——这套系统就像一张“翅脉地图”，标准化命名了每一条翅脉和每个翅室，让研究人员得以精确描述和比较不同昆虫的翅脉模式。

假想模式脉序图（冯浈皓 绘，仿ROSS，图片来源：IISDW Entomology普通昆虫学解析）

这样一来，鳞翅目（比如蛾子和蝴蝶）、膜翅目（比如蜂和蚁）与脉翅目（比如草蛉）这些翅脉系统迥异的类群都能够被清晰地区分开来。

从外部形态深入到内部解剖，是分类学走向精细化的必然一步。除了翅脉，昆虫的生殖器结构也成为分类学家手中的“金标准”。尤其是那些外表像复制粘贴出来的“姊妹种”，光从外表根本分不清，而它们的生殖器结构却往往有明显且稳定的区别。这种差异源于生殖隔离机制，就像只有对的钥匙才能开对的锁，这种匹配机制保证了物种的独立演化。因此，通过解剖和对比生殖器结构，科学家能够更精准地鉴定物种。

华伪瓢虫属（Sinocymbachus）4个新物种形态特征图（1 雄性；2 雌性）：A Sinocymbachus fanjingshanensis；B Sinocymbachus longipennis；C Sinocymbachus sinicus；D Sinocymbachus wangyinjiei。（图片来源：Chang, Bi & Ren, 2020）

华伪瓢虫属（Sinocymbachus） 4个新物种雄性生殖器形态特征图（1 腹面；2 侧面），物种顺序如上图。（图片来源：Chang, Bi & Ren, 2020）

揭开生命的底层代码

如果说显微镜让分类学家看到了更细小的结构，那么20世纪末至21世纪初的分子生物学技术，则让他们看到了生命的底层代码。

DNA测序技术的普及，为昆虫分类学开启了一场深刻的革命。科学家得以越过外在形态，直接解读生命最核心的遗传密码——基因序列，从而追溯物种间隐藏的亲缘关系。DNA如同每个生物体内自带的“高精度身份证”，为分类提供了前所未有的精确度。

DNA双螺旋结构示意图（图片来源：维基百科）

昆虫分类学终于从“看脸认虫”，进入了“基因验亲”时代。凭借这一利器，许多以往无法解决的难题迎刃而解：因为外表相似而难以区分的“隐存种”被一一甄别；看似毫无关联的幼虫与成虫被准确“认亲”；不同性别差异大的物种可以准确配对；一些基于形态难以界定的类群，也在基因层面上找到它的演化位置。

当然，这项新技术也带来了新的挑战。它有时会揭示出形态特征与基因证据之间的矛盾，表明趋同演化可能导致外形相似的类群被误判为近亲。这意味着，翅特征在昆虫分类中的权威地位被动摇了。不过目前它依然是快速鉴定和野外工作中不可或缺的“第一眼线索”。

结语

从林奈的“看翅认虫”，到显微镜下的“翅脉地图”与生殖器，再到精确的DNA“身份证”，分类学家的“破案工具箱”还在不断升级。而分类的意义远不只是给物种起个名字，实际上它在帮我们回答一个更大的问题：地球上的生命，包括我们人类，彼此之间到底是什么关系？

如今，这门古老的学科正步入一个全新的时代。形态特征、微观结构、分子序列……多重证据叠加在一起，正帮助我们重建出一幅更客观、更接近自然真相的生命族谱。下次当你看到一只陌生的小飞虫时，不妨猜猜它会是谁的亲戚？

参考文献：

Chang L X, Bi W X, Ren G D. A review of the genus Sinocymbachus Strohecker & Chûjô with description of four new species (Coleoptera, Endomychidae)[J]. ZooKeys, 2020, 936: 77.

作者简介

姬俏俏，成都自然博物馆（成都理工大学博物馆）。

侯永翔，西南大学。

来源 | 科学大院（ID：kexuedayuan）

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