一项新研究揭示了昆虫起源的时间和日期，以及它们数百万年来的演化与生存模式；该研究于今日发表于 《Science》杂志。
由于昆虫生命形式极其多样，昆虫之间的亲缘关系一直很难厘清——地球上每两种多细胞生物（动物和植物）中，就有一种是昆虫。另一项困难在于，昆虫的演化发生在非常久远的过去。
这项研究由来自16个国家的100多名科学家合作完成，是 “1000种昆虫转录组演化”项目的一部分，研究考察了昆虫的演化历史。
昆虫不仅种类繁多，在经济和医学方面也极为重要。它们以积极和消极的方式影响着我们的日常生活，从为作物授粉到传播疟疾等疾病。
然而，只有可靠地重建昆虫之间的亲缘关系，我们才能开始理解昆虫惊人的物种丰富度和生态重要性。
奥秘尽在DNA之中
研究人员使用了规模前所未有的DNA序列数据集和新的分析技术。这使他们能够回溯到昆虫从甲壳类动物（螃蟹、龙虾和虾）演化而来并登陆的时期，即4.5亿至5亿年前。
这项研究是新兴的系统发育基因组学领域——演化与基因组学的交叉领域——的最新成果。它详细展现了生命之树的大分支在漫长地质时间尺度上的演化。
研究人员对140多种生物——如蛾、蝇、黄蜂和甲虫——的所有基因进行了测序，并据此计算出昆虫各主要类群之间的亲缘关系。
随后，他们比较了所有昆虫的基因序列，找出了所有物种共有且可直接比较的基因。
这类分析的一项主要挑战是找到合适的基因进行比较。演化会改动基因，并使旧基因获得新功能，因此许多基因会被复制，大多数生物的DNA组成中都有许多相似的基因副本。
经过严格的筛选，研究人员为分析找到了1,478个可直接比较的基因——这一数量远超此前此类分析所能使用的基因集。
随后，分析团队将化石证据与基因数据集及分子演化模型结合起来，估算不同类群的演化时间。
这可是古老的虫子
研究表明，昆虫起源于约5亿年前，与最早的陆生植物同时出现。最早昆虫的近亲可能与衣鱼相似；衣鱼是现代原始昆虫，从未演化出翅膀。
分析结果显示，昆虫与植物共同塑造了最早的陆地生态系统；约4亿年前，昆虫演化出翅膀，能够飞行。
这比任何其他动物能够飞行都早得多，而且几乎就在陆生植物长高之后不久。
我们只能推测这些古老昆虫为何能如此迅速地适应环境。现代昆虫种群规模庞大，身体结构高度可塑且呈模块化，这使它们在利用环境中的新机会时具有巨大优势。
最早有翅昆虫现存的近亲是蜻蜓和蜉蝣；在昆虫最初长出翅膀后不久，就出现了翼展达60—70厘米的大型蜻蜓近亲。
谢天谢地，这些行动迅捷、以劈砍式大颚捕食的大型广食性捕食者如今已不复存在！昆虫（以及天使）是唯一一类没有为了长出翅膀而放弃一对手臂或腿的飞行动物。
约3.5亿年前，许多昆虫主要类群在一次演化爆发中出现，例如蚱蜢和蟑螂。蝇、黄蜂和甲虫等许多常见昆虫类群则在2亿多年前出现。
这项研究证实了近期的证据：白蚁其实只是 社会性蟑螂 ——它们是失去了翅膀、生活在大型群体中，并在同一物种内形成了不同体型（品级）以承担巢穴中不同职责的蟑螂。
挺过大灭绝
尽管恐龙等许多其他类群受到大灭绝事件的影响，昆虫似乎仍不受影响地延续了下来。
由于几乎适应了所有陆地环境，许多昆虫类群得以在灭绝事件中存活，随后又通过迅速适应生物多样性危机之后出现的新情况和新机会而多样化。
从许多方面来看，演化是一场数字游戏；许多昆虫种群规模庞大，这意味着有利突变很可能会在某个地方、某个时候出现，使昆虫能够迅速利用新情况。
如今我们就能看到这一点：昆虫会迅速形成使新型杀虫剂解毒的方法，并产生抗药性。
昆虫生存的未来
这项研究进一步彰显了理解昆虫生物学对人类未来的重要性。昆虫在地球上生存了近5亿年并繁盛至今，原因很简单：它们几乎无处不在，而且能迅速适应新的环境和机遇。
昆虫很可能会取食地球上最后一具脊椎动物尸体。因此，每当我们与昆虫争夺资源时，最好都做好准备，迎接一场漫长而艰苦的战斗。
如今，我们已经能够非常详细、精准地了解昆虫的基因构成。未来，我们将能够比较分析不同昆虫的代谢通路，并利用这些信息更有针对性地锁定不受欢迎的物种。
这项研究将使研究人员能够以新颖而令人振奋的方式，把昆虫的生态响应与其基因构成联系起来。
受这项研究成功的鼓舞，包括CSIRO在内的研究联盟如今正着手开展一项规模庞大的分析，研究对象是2,000多个昆虫基因组。
这将提供更为详尽的演化图景和时间尺度，并使该联盟能够准确探究：在昆虫漫长而成功地栖居地球期间，它们如何应对出现的危机与机遇。
经合作发表，合作方： The Conversation
作者：David Yeates博士，澳大利亚国家昆虫收藏馆（ANIC）主任。
图片：2013年4月29日，奥地利克洛斯特新堡，一只蜜蜂停在草坪的草叶上，身上沾满花粉。路透社/Heinz-Peter Bader
