白蟻通常被視為害蟲，這種看法並沒有因為白蟻最近被重新歸類為蟑螂家族而有所改善。然而，只有3.5% 的白蟻種類會對人類造成嚴重危害。新的白蟻分類法突顯了白蟻作為生態系統工程師的作用，更清楚地展示了白蟻的演化路徑，有助於研究和害蟲防​​治。

Coptotermes gestroi 兵蟻特寫。資料來源：Thomas Chouvenc，UF/IFAS

這些昆蟲是至關重要的生態系統工程師，維護各種環境的基礎設施。和蚯蚓一樣，白蟻透過分解植物材料來循環養分，它們也扮演著生物擾動者的重要角色：就像犁田一樣，白蟻能使土壤通氣，暴露地下養分，讓水滲入更深的土層–這一切對植物的生命至關重要。此外，白蟻還是模範建築師：它們的土堆在烈日下也能保持涼爽，為智慧建築中的無能源空調系統提供了靈感。

Coptotermes gestroi 兵白蟻，俗稱亞洲地下白蟻。白蟻下顎的乳膠狀分泌物是一種防禦反應，其作用是增加掠食者攻擊或吞食白蟻的難度，同時也向其他白蟻發出攻擊訊號，以便協調防禦。這種分泌物還具有抗菌特性。資料來源：Thomas Chouvenc， UF/IFAS

革命性研究：新的白蟻分類系統

正如許多生態系統依賴白蟻提供的基礎設施一樣，白蟻研究也需要堅實的基礎。現在，一個國際研究團隊創建了一個新的白蟻分類系統。他們的工作建立在專家共識和大量數據分析的基礎上，現已發表在《自然-通訊》上。

沖繩科學技術研究所（OIST）進化基因組學小組成員、第一作者西蒙-海爾曼斯博士說：”我們用一個模組化的、非常強大的白蟻家族分類系統解決了以前系統的模糊性問題。有了這本新’字典’，我們就有了一個堅實的平台，可以據此研究白蟻的多樣性和它們在生態系統中扮演的角色，並適應未來的發現。

白蟻科和亞科的新生命樹。每個分支表示科和亞科從它們最後的共同祖先分裂出來。紅色分支是以前被定義為白蟻科的亞科，而藍色分支是以前被定義為犀白蟻科的亞科。圖片來源：OIST：OIST.白蟻照片由TF Carrijo、P. Eggleton、G. Josens、S. Hellemans、CM Kalleshwaraswamy、MM Rocha、RH Scheffrahn 和J. Šobotník 提供。

白蟻分類的演變及其挑戰

分類學是對生物群體（或類群）進行科學分類的古老學科，是所有生物學的基礎。正如海爾曼斯博士所說：「如果你想觀察自然界中的任何事物，你就需要確定你的觀察單位。分類可能是任意的–動物並不在乎我們給它貼上異囓齒目還是犀囓齒目–但這是一種必要的分類，它能讓研究人員限制研究範圍並清晰地進行交流。

在現代DNA定序技術問世之前，這些區分通常是基於形態學分析，即根據生物的身體特徵和行為進行分類，並根據相似性將其相互聯繫起來。但是，雖然確定黑猩猩和人類與大猩猩的區別可能很容易，但目測確定兩隻白蟻之間的差異可能會更加困難。

隨著時間的推移，形態分析的主觀性導致了白蟻家族樹的錯綜複雜。有些白蟻的多樣化速度非常快，這意味著這些物種的演化速度比其他物種快。然而，只有十個不同的科被確定下來，這不得不容納大量形態各異、進化關係不明確的動物。

單系、多系和旁系這三個術語被用來描述物種群之間的關係：單系物種群有一個共同的祖先；多系物種群通常有共同的特徵，但沒有共同的祖先；旁系物種群包括一個共同的祖先以及一些後代，但不是所有後代。白蟻是蟑螂目中的單系類群，它的問題在於，由於演化關係的混亂，傳統分類的特徵是大量的旁系和多系。

兩種白蟻–害蟲C. gestroi（左）和非害蟲D. longilabius（右）囟門的比較，囟門是白蟻頭部中央分泌防禦液體的開口。以前，Rhinotermitidae 家族中既有（D. longilabius）有（C. gestroi）囟門上有一條窄溝的白蟻，也有無（D. longilabius）囟門上沒有一條窄溝的白蟻，但現在通過系統發育分析，並剔除了像C. gestroi 這樣沒有窄溝的白蟻，這種不一致的現象得以澄清。圖片來源：左：Thomas Chouvenc，UF/IFAS。右圖Simon Hellemans，OIST

白蟻研究的新紀元

Hellemans 博士解釋說：「透過廣泛的數據分析和新的形態學調查，我們成功地將較大的亞科拆分開來，從而完全消除了白蟻科譜中的旁系和多系現象。這是提供穩定的白蟻命名法的關鍵。

新的白蟻生命樹中的每個科和亞科都是單系的，從而理清了白蟻物種之間的進化關係，使新發現或重新分類的白蟻物種更容易歸類。新的白蟻生命樹也強調了白蟻的多樣性，這使得研究和害蟲控制更加精確。例如，Coptotermes gestroi 是一種具有破壞性的有害白蟻，由於形態相似，最初與非有害白蟻Dolichorhinotermes longilabius 一起被歸類為犀白蟻科。然而，早期的系統發育研究表明，這兩個物種的親緣關係可能並不密切，現在更先進的系統發育和形態學調查證實了這一點，並將C. gestroi 重新歸入異白蟻科。

現代系統發生學的合作努力

重寫字典並非易事。更重要的是，它需要共識–畢竟，如果在定義上有分歧，字典就毫無用處。

更新白蟻生命樹的工作始於2022年在OIST舉行的研討會，該研討會由進化基因組學組組長湯姆-布吉尼翁（Tom Bourguignon）教授組織。在會議上，該小組提出了修訂生命樹的框架，其中包括形態學調查和由OIST 超級電腦驅動的數據分析。分類系統的系統發育修訂通常是基於一個資料模型，超級電腦可能需要數週的時間來計算，而且每次調整都要重新開始處理。

“我們的分類是基於51 個模型的會聚，每個模型的計算大約需要2 週時間，”Hellemans 博士回憶道。 “這要感謝Deigo，它讓我們能夠並行運行分析。”

Deigo 是由OIST 核心設施運營的主要超級計算集群的名稱，以沖繩縣縣花命名，供所有OIST 研究人員使用。

Hellemans 博士強調：「系統發生學不能孤立存在。雖然研究人員利用DNA 標記的計算模型來確定白蟻家族之間的進化關係，但這些模型並沒有考慮到白蟻的生活習性以及它們在環境中扮演的角色。

儘管協調如此大規模的合作計畫十分困難，但新的白蟻分類系統大於其各個部分的總和。有了它，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。

編譯自/ ScitechDaily