近日，南开大学生命科学学院昆虫学研究所叶瑱/卜文俊课题组在国际综合期刊《PNAS》上发表了题为《Mosaic Phenotypic Evolution Underlies the Adaptive Success of Water-Surface Colonization in Gerromorpha》 的研究论文。该研究构建了迄今为止最为全面的黾蝽次目系统发育关系框架，并在此框架基础上探讨了黾蝽次目独特的水面适应性进化历史及背后的表型马赛克进化模式。
水面是空气–水的界面生境：该界面由表面张力提供支撑，同时伴随独特的流体动力学约束，从而限制多数类群在该表面的运动能力。其中，半水生蝽类（昆虫纲：半翅目：异翅亚目：黾蝽次目 Gerromorpha）是最成功、对水面生活适应最充分的类群之一。本研究重建了迄今最全面的黾蝽次目物种级系统发育框架，并整合广泛的栖息地信息以及连续与离散表型数据，用以评估其表型空间占据的适应历史。
结果表明，各拓扑结构高度一致，关键单系获得稳定支持。分歧时间估算显示黾蝽次目起源于二叠纪-三叠纪之交（约2.47亿年前），主要谱系分化集中于中侏罗世至晚白垩世（1.6亿–7900万年前）。栖息地占据的多样化发生在早期的不稳定阶段，随后转向各栖息地内的稳定占据，随时间推移栖息地间转换趋于稀少。连续性状的表型空间占据呈现显著的适应性分割：水面物种相对于陆生类群表现出低重叠度、高独占比例的表型空间占据特征，其中湍流栖息地物种占据最极端的表型位置。在表型轴层面，身体长度与附肢各节段的探索历史呈现马赛克：不同身体部件受选择约束的程度存在系统差异。与运动直接相关的中足各节段表现出更强的演化约束（负向形态分化指数、较低演化速率）及跨栖息地趋同现象，而触角等部位则呈现较高可塑性。
图 1 黾蝽次目对水面栖息地的适应性定殖历史。
图 2 黾蝽次目沿不同表型轴的表型空间探索的时间动态（以 MDI 展示）。
综上所述，该研究系统揭示了黾蝽次目在水面界面环境中的适应演化规律：早期快速而不稳定的栖息地转换与表型空间分割建立，随后在稳定占据阶段呈现跨轴异质的速率下降与持续的马赛克式表型演化。这种格局反映了物理界面环境对生物演化的深层约束，尽管经历多次独立适应辐射，表型探索仍长期受限；不同附肢节段因功能分化呈现马赛克的演化模式，共同塑造了这一类群在水面环境中的复杂适应性景观。
研究成果以“Mosaic Phenotypic Evolution Underlies the Adaptive Success of Water-Surface Colonization in Gerromorpha”为题于2026年3月13日发表在PNAS。南开大学生命科学学院博士生金泽中和乔木为论文共同第一作者，叶瑱研究员和卜文俊教授为共同通讯作者；团队薛怀君、王树景、傅思颖、李梓赫、郭博雄、李红娇、冷兆琦、刘辰、张北辰等参与了该项工作；来自美国、丹麦、英国、罗马尼亚、意大利、阿根廷、日本、喀麦隆的多位国际同行亦对本项工作在样本收集方面做出贡献。本研究得到了国家自然科学基金的支持。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2534611123
