研究人員全新改寫白蟻分類系統引關注

白蟻的名聲不太好。大多數人認爲它們是害蟲，最近它們被重新歸類爲蟑螂科，這種狀況也並未得到改善。

但不僅給人類造成嚴重問題的白蟻僅佔白蟻所有種類的 3.5%，白蟻還是關鍵的生態系統工程師，維護着各種環境的基礎設施。像蚯蚓一樣，它們通過分解植物材料來循環養分，並且它們發揮着生物擾動者的重要作用。就像犁地一樣，白蟻使土壤通氣，暴露地下養分，並讓水滲透到更深的土壤層——這一切對植物生命都至關重要。

白蟻也是出色的建造者；白蟻的蟻丘在烈日下能夠保持涼爽，這激發了智能建築中無需能源的空調系統的產生。

正如許多生態系統依賴白蟻提供的基礎設施一樣，對白蟻的研究也需要堅實的基礎。現在，由於來自世界各地的不少於 46 名研究人員的努力，創建了一個新的白蟻分類系統。

他們的工作基於專家共識和廣泛的數據分析，已在發表於《自然通訊》。

“我們通過對白蟻科進行模塊化且十分穩健的分類，解決了之前系統的模糊性，”沖繩科學技術研究所（OIST）進化基因組學部門的首席作者兼成員西蒙·赫勒曼斯博士說。

“有了這本新‘詞典’，我們便擁有了一個堅實的平臺，藉此能夠研究白蟻的多樣化、它們在生態系統中發揮的作用，還能應對未來的新發現。”

分類學，也就是對生物羣體（或分類羣）進行科學分類的學問，是一門支撐着所有生物學的古老學科：‘如果你想觀察自然界中的任何事物，你得[去]明確你的觀察單位，’正如赫勒曼斯博士所言。

分類有可能是隨意的——動物纔不在乎我們給它貼上異白蟻科還是鼻白蟻科的標籤呢——但這是一種必要的分類，能讓研究人員限定他們的研究範圍並清晰地交流。

在現代 DNA 測序技術引入之前，這些區分通常基於形態分析，就是根據生物體的物理特徵和行爲來給它們分類，並依照相似性相互關聯。不過，雖說很容易就能確定黑猩猩和人類跟大猩猩的不同之處，但從視覺上判定兩種白蟻之間的差異或許會更難。

隨着時間的流逝，形態分析的主觀性造就了白蟻複雜的家族樹。有些白蟻的多樣化速度極快，這就意味着這些物種跟其他物種相比，進化得很快。但是，僅僅確定了十個不同的科，這就得容納許多形態不同但進化關係不明的動物。

有三個術語用於描述物種分組之間的關係：單系羣、多系羣和並系羣。單系羣的物種擁有共同的祖先；多系羣通常具有共同特徵，然而卻沒有共同的祖先；並系羣所描述的羣體包含共同祖先以及部分（但並非全部）的後代。

白蟻屬於蟑螂目內的單系羣，其存在的問題在於，由於對進化關係的混淆，傳統分類呈現出大量的並系羣和多系羣特徵。

“多虧了廣泛的數據分析以及新的形態學調查，我們通過拆分較大的亞科，成功且完全地消除了白蟻家族樹中的並系羣和多系羣，”赫勒曼斯博士解釋說，“通過這樣的操作，我們創建了一個系統，能夠有效地接納新譜系的發現，同時保留歷史上的科和亞科名稱。這是提供穩定的白蟻命名法的關鍵。分類學也是建立在歷史記錄的基礎上的，所以這非常重要。”

新的白蟻生命樹中的每個科和亞科均爲單系羣，理清了物種之間的進化關係，讓新發現或重新分類的物種更易於歸類。

新的樹也凸顯了白蟻的多樣性，這使得在研究和害蟲控制方面能夠更爲精確。例如，作爲破壞性害蟲的白蟻物種家白蟻（Coptotermes gestroi）最初由於其形態相似性，與非害蟲長脣鼻白蟻（Dolichorhinotermes longilabius）一同被歸類於鼻白蟻科。

然而，早期的系統發育研究表明，這兩個物種可能並非關係密切，這一點現在已經通過更先進的系統發育和形態學調查得到證實，該調查把 C. gestroi 重新歸類到異白蟻科。

重寫生命詞典可不是一件容易的事。最爲重要的是，它得達成共識——畢竟，如果對定義存在分歧，詞典就毫無用處。

更新白蟻生命樹的工作起始於 2022 年在沖繩科學技術大學院大學（OIST）舉辦的一次研討會，該研討會是由進化基因組學部門負責人湯姆·布爾吉尼翁教授組織的。在這裡，該部門提出了一個修訂生命樹的框架，其中包括形態學調查和由沖繩科學技術大學院大學的超級計算機提供支持的數據分析。

分類系統的系統發育修訂通常基於一個數據模型，超級計算機可能需要數週時間來計算，每次進行調整時，處理都要重新開始。

“我們的分類是基於 51 個模型的收斂，每個模型大概需要兩週的計算時間，”赫勒曼斯博士講述道。“這多虧了迭戈，是它讓我們能夠並行進行分析。”

迭戈是由 OIST 核心設施運營的主要超級計算集羣的名稱，以沖繩縣的縣花命名，可供所有 OIST 研究人員使用。

“系統發育學不能孤立存在，”赫勒曼斯博士說。

雖然研究人員使用 DNA 標記的計算模型來確定這些家族之間的進化關係，但這些模型並未考慮到白蟻的習性以及它們在環境中所起的作用。相反，這些知識是由那些將一生奉獻給我們生活世界某一子集的人類專家提供的，他們對所研究的物種有着寶貴的科學認知。

赫勒曼斯博士總結道：“即使協調這樣規模的合作項目很困難，但新的白蟻分類系統的價值大於其各部分價值之和。有了這個，我們就有了一個更強大的框架來研究這些重要的生態系統工程師。”