来自青藏高原的一种巨型双翅目昆虫——Heterojapyx souliei（属于双翅目：Japygoidea科：Heterojapygidae族）的线粒体基因组

《Mitochondrial DNA Part B》：The mitochondrial genome of a giant dipluran species, Heterojapyx souliei (Diplura: Japygoidea: Heterojapygidae) from the Tibet Plateau

Diplura Heterojapyx souliei 线粒体基因组完整测序及系统发育分析揭示其属科为姐妹群，体型演化与高海拔适应相关。

　　
Diplura作为节肢动物门中形态最原始的昆虫类群之一，其演化历史与生物地理学密切相关。Heterojapygidae家族作为Diplura目下的特有类群，长期存在研究空白。该家族仅包含10个已知物种，且其线粒体基因组研究完全缺失，导致Diplura目系统发育框架长期存在争议。2023年发表的研究首次解析了该家族的模式物种Heterojapyx souliei的完整线粒体基因组，为理解昆虫演化关键节点提供了突破性证据。

研究团队从中国横断山脉的 Batang County采集到H. souliei成虫标本，该物种体长可达8厘米，远超普通 Diplura物种（通常不足2厘米）。通过高通量测序技术（DNBSEQ-T7RS平台）获得的原始数据量达1,118,450 reads，经质量过滤和拼接后构建出15,146bp的完整环状线粒体基因组。该基因组包含37个典型基因（13种蛋白质编码基因、22个tRNA和2个rRNA），基因排列顺序与已知其他 Diplura物种高度一致，验证了线粒体基因组的保守性特征。

基因组碱基组成呈现显著A+T富集（56.18%），其中A占35.26%，T占20.92%，C与G合计占43.82%。值得注意的是，该物种的GC含量（43.82%）显著高于其他7个已测序Diplura物种（25.19%-40.58%），这一差异可能与其适应青藏高原极端环境有关。GC含量的生态适应性假说在昆虫学领域已有先例，如高原物种线粒体基因组普遍存在GC富集现象，这可能与维持DNA双链稳定性有关。

系统发育分析采用13个PCGs（蛋白质编码基因）构建最大似然树，结合Folsomia candida作为外类群，揭示了Heterojapygidae在Japygoidea和Evalljapygidae之间的独特位置。关键发现包括：1）Campodeoidea与Japygoidea呈现单系群特征，获得100% Bootstrap支持；2）Projapygoidea与Japygoidea的亲缘关系存在争议，当前研究支持Projapygoidea与Japygoidea形成姐妹群，但Bootstrap值仅68%；3）Heterojapygidae作为Japygoidea的姐妹群，其分化时间晚于Parajapygidae，早于Japygoidea和Evalljapygidae，这一时间线与化石记录显示的Diplura演化轨迹吻合。

该研究在多个层面具有突破性意义：首先，填补了Heterojapygidae家族分子生物学数据的空白，使其成为Diplura目系统发育研究的有效参考系。其次，揭示了体型与线粒体基因组特征的关联——尽管该物种体型宏大，但其线粒体基因组长度（15,146bp）与同目其他物种（12,000-16,000bp）无显著差异，说明体型进化可能不依赖线粒体基因组扩张，而更可能与外骨骼结构重塑有关。第三，发现的高GC含量与高原低温环境存在潜在关联，为探讨昆虫基因组适应性进化提供了新方向。

研究团队通过多维度验证确保数据可靠性：1）采用双测序策略（DNA提取与文库制备）确保样本质量；2）通过Bowtie2和SAMtools验证测序深度（平均11,070×，覆盖度100%）；3）运用Mitos软件进行基因注释，并通过与Occasjapyx japonicus已测序基因组比对，确认所有PCGs存在完整开放阅读框，且终止密码子符合标准模式（除cox2和nad5外）。特别值得注意的是，该物种trnS1基因缺失DHU臂的tRNA二级结构，这种变异在已测序的Diplura物种中仅见于Heterojapygidae，可能与其特殊的氨基酸代谢需求相关。

在进化生物学领域，该研究修正了传统分类框架：1）证实Japygoidea目下的三大家族（Campodeoidea、Projapygoidea、Heterojapygidae）并非同源群，而是分化程度不同的分支；2）揭示了Projapygoidea在形态上介于Campodeoidea和Japygoidea之间的过渡特征，其系统发育地位需要更多分子证据支持；3）通过比较基因组学发现，Heterojapygidae在rRNA基因间隔区存在独特的重复序列结构，这可能与其线粒体DNA复制调控机制有关。

生态学视角下，该物种的地理分布特征值得关注：现有10个Heterojapygidae物种中，7个分布于青藏高原及周边高山区域，3个分布于马达加斯加和澳大利亚。这种地理分布格局暗示着该家族可能起源于古冈瓦纳大陆，并在第四纪冰期期间经历物种分化。研究团队特别指出，该物种的体型放大（较普通Diplura增大50倍）可能源于外骨骼钙化模式的改变，而非线粒体基因组规模的扩张。

未来研究方向应聚焦于：1）整合核基因组数据，解析线粒体基因组变异与表型演化的因果关系；2）开展线粒体DNA系统地理学研究，结合环境基因组学揭示适应高原生态的特殊机制；3）拓展比较基因组学分析，对比Heterojapygidae与Dinjapygidae等巨型Diplura物种的线粒体进化轨迹。该研究不仅为昆虫演化树提供了关键节点，更为极端环境下的生物适应性进化机制研究开辟了新路径。