(記者李靜音/高雄報導)國立中山大學生物科學系助理教授費卡契（Martin Fikáček）與丹麥、德國、臺灣等學術機構跨國合作，研究兩類現存牙蟲的游泳行為與身體結構，團隊以微型斷層掃描技術，證明此兩類牙蟲具相同骨化特徵，推測是從共同祖先獨立演化而來，提出全球首例「遠古牙蟲游泳演化推論」，同時演示以現生物種重建古代生物祖先型的新途徑。研究成果獲登國際知名期刊「英國皇家學會會報」（Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences）。
生科系助理教授費卡契表示，牙蟲（Hydrophilidae）是一類主要生活在水生環境中的甲蟲，但大多數不會游泳。其中只有一支系具有游泳能力，休息時以倒立姿態停棲於水草或水面下，游泳時則展現兩種截然不同的「泳姿」。部分牙蟲會先將身體翻正，以類似「狗爬式」的方式游泳，主要利用後兩對腳划水前進，體型較修長，代表物種為流線型的貝牙蟲（Berosus）。另一種牙蟲則保持倒立狀態，以「仰式」游泳，僅使用中間兩隻腳來推進，體型接近半球型，代表物種為球牙蟲（Amphiops）。
過往研究顯示，游泳在許多不同科的甲蟲是各自演化，非源於同一祖先。然而，費卡契研究團隊運用分子演化證據與微型斷層掃描分析，發現貝牙蟲與球牙蟲體內皆有一處相同的骨化構造，可以避免游泳時身體變形；但其他不會游泳的牙蟲則缺乏此一構造。研究團隊以此關鍵性證據，推測牙蟲游泳模式均是從共同祖先獨立演化而來，顯示具有單一起源。
費卡契強調，即使在牙蟲游泳的祖先型滅絕又缺乏化石證據的情況下，仍可透過結合跨領域研究、以現代科學方法分析現存牙蟲的游泳模式，溯源推導牙蟲祖先型的游泳模式，並提出相關演化推論。此研究不僅為研究牙蟲游泳模式演化的全球首例、描繪出遠古牙蟲的演化與生活方式，更可做為其他生物研究重建並溯源祖先型的參考新途徑。
研究團隊使用高速攝影、微型斷層掃描、行為學實驗及宏觀演化分析等方法，研究牙蟲的游泳行為與身體結構。研究結果指出，半球型牙蟲多居住於睡蓮等水生漂浮植物密集的水域環境中，生活在植物根部相互交織的棲地可以保護牠們免受捕食者侵襲，然而牙蟲必須能夠靈活游動；半球型的身體能有效減少雙足擺動時的能量損耗，可使游動更穩定且機動性高。而採取狗爬式游泳的流線型牙蟲則生活在較開放的棲地，牠們暴露在捕食者面前，必須快速遊動才能逃離；牠們的身體較長，有助於提升游泳速度。研究團隊發現，此兩類牙蟲的祖先可能擁有相同的游泳方式，但此類中間型物種已滅絕；現存的牙蟲則因環境壓力而發展出不同適應策略，各自朝速度最佳化或靈活度最佳化的方向特化（specialization）。
跨國、跨域研究團隊成員還包括丹麥自然史博物館博士生胡芳碩、德國萊布尼茨生物多樣性變化分析研究所罗孝竹、中興大學應用經濟系關貫之、德國耶拿大學Rolf Georg Beutel、中興大學物理系、生命科學系暨鳥禽類演化與基因體研究中心紀凱容及觀察家生態顧問有限公司劉興哲等。(圖/中山大學提供)
