Abstract With over 380,000 described species and possibly several million more yet unnamed, beetles represent the most biodiverse animal order. Recent phylogenomic studies have arrived at considerably incongruent topologies and widely varying estimates of divergence dates for major beetle clades. Here we use a dataset of 68 single-copy nuclear protein coding genes sampling 129 out of the 194 recognized extant families as well as the first comprehensive set of fully-justified fossil calibrations to recover a refined timescale of beetle evolution. Using phylogenetic methods that counter the effects of compositional and rate heterogeneity we recover a topology congruent with morphological studies, which we use, combined with other recent phylogenomic studies, to propose several formal changes in the classification of Coleoptera: Scirtiformia and Scirtoidea sensu nov ., Clambiformia ser. nov. and Clamboidea sensu nov. , Rhinorhipiformia ser. nov ., Byrrhoidea sensu nov. , Dryopoidea stat. res. , Nosodendriformia ser. nov. , and Staphyliniformia sensu nov ., alongside changes below the superfamily level. The heterogeneous former superfamily Cucujoidea is divided into three monophyletic groups: Erotyloidea stat. nov ., Nitiduloidea stat. nov ., and Cucujoidea sensu nov. Our divergence time analysis recovered an evolutionary timescale congruent with the fossil record: a late Carboniferous origin of Coleoptera, a late Paleozoic origin of all modern beetle suborders, and a Triassic–Jurassic origin of most extant families. While fundamental divergences within beetle phylogeny did not coincide with the hypothesis of a Cretaceous Terrestrial Revolution, many polyphagan superfamilies exhibited increases in richness with Cretaceous flowering plants.

Abstract The evolution of wings propelled insects to their present mega-diversity. However, interordinal relationships of early-diverging winged insects and the timescale of their evolution are difficult to resolve, in part due to uncertainties in the placement of the enigmatic and species-poor order Zoraptera. The ‘Zoraptera problem’ has remained a contentious issue in insect evolution since its discovery more than a century ago. This is a key issue because different placements of Zoraptera imply dramatically different scenarios of diversification and character evolution among polyneopteran. Here, we investigate the systematic placement of Zoraptera using the largest protein-coding gene dataset available to date, deploying methods to mitigate common sources of error in phylogenomic inference, and testing historically proposed hypotheses of zorapteran evolution. We recover Zoraptera as the earliest-diverging polyneopteran order, while earwigs (Dermaptera) and stoneflies (Plecoptera) form a monophyletic clade (Dermoplectopterida) sister to the remainder of Polyneoptera. The morphology and palaeobiology of stem-zorapterans are informed by Mesozoic fossils. The gut content and mouthparts of a male specimen of Zorotypus nascimbenei from Kachin amber (Cretaceous) reveal a fungivorous diet of Mesozoic zorapterans, akin to extant species. Based on a set of 42 justified fossil and stratigraphic calibrations, we recover a Devonian origin of winged insects and Polyneoptera, suggesting that these groups coincided with the rise of arborescence during the diversification of early terrestrial plants, fungi, and animals. Our results provide a robust framework for understanding the pattern and timescale of early winged insect diversification.

Insects represent the most diverse animal group, yet previous phylogenetic analyses based on the morphological and molecular data have failed to agree on the evolutionary relationships of early insects and their six-legged relatives (together constituting the clade Hexapoda). In particular, the phylogenetic positions of the three early-diverging hexapod groups, the coneheads (Protura), springtails (Collembola), and two-pronged bristletails (Diplura), have been debated for over a century, with alternative topologies implying drastically different scenarios of the evolution of the insect body plan and hexapod terrestrialisation. We addressed this issue by sampling of all hexapod orders, and experimented with a broad range of across-site compositional heterogeneous models designed to tackle ancient divergences. Our analyses support Protura as the earliest-diverging hexapod lineage (Protura-sister) and Collembola as a sister group to the Diplura, a clade we refer to as 'Antennomusculata' characterised by the shared possession of internal muscles in the antennal flagellum. The universally recognized 'Ellipura' hypothesis is recovered under the site-homogenous LG model. Our cross-validation analysis shows that the CAT-GTR model that recovers Protura-sister fits significantly better than homogenous model. Furthermore, as a very unusual group, Protura as the first diverging lineage of hexapods is also supported by other lines of evidence, such as mitogenomics, comparative embryology, and sperm morphology. The backbone phylogeny of hexapods recovered in this study will facilitate the exploration of the underpinnings of hexapod terrestrialisation and mega-diversity.