科学家们表示,通过对所有21个现代蝙蝠科的基因组进行大规模研究,并将其与数十种蝙蝠化石进行对比,他们终于解决了关于蝙蝠起源的争论,同时也揭示了早期蝙蝠的形态特征。
这项新研究于周三发表在《自然》(Nature)杂志上,指出最早的蝙蝠很可能是在大约6500万年前进化于欧洲的。
此前,科学家们对于蝙蝠的起源地存在争议——有人认为它们可能来自亚洲、非洲或北美洲;但由于化石数量稀少,这个问题一直无法得到明确答案。该研究的资深作者、同时也是“Bat1K”联盟的负责人索尼娅·维尔内斯(Sonja Vernes)解释说:“由于蝙蝠具有飞行能力,因此它们在数百万年间不断扩散到世界各地。”
维尔内斯是苏格兰圣安德鲁斯大学(University of St. Andrews)的教授,她目前正在塞浦路斯的当地海洞中研究一种名为Miniopterus的微型蝙蝠。她在接受CBC新闻采访时说:“由于蝙蝠具有飞行能力,它们在数百万年间不断扩散到世界各地。”
为了更深入地了解早期蝙蝠的形态特征,研究人员对103种蝙蝠的基因组进行了测序,分析了它们的特征和基因,并将这些数据与44种蝙蝠化石进行了对比。他们采用了一种复杂的计算方法,发现古代蝙蝠拥有26条染色体,最早出现在约6500万年前——那时恐龙已经灭绝,许多哺乳动物开始多样化。
早期蝙蝠就已经具备了回声定位的能力。分析结果显示,一种生活在5000万年前的蝙蝠化石具有能够进行回声定位的骨骼结构,属于蝙蝠进化树中最古老的分支之一。
如今,全球共有1500种蝙蝠,占现存哺乳动物种类的五分之一。这项新的研究通过构建详细的进化树,清晰地展示了这21个蝙蝠科之间的亲缘关系。
关于蝙蝠超长寿命的科学研究随着相关数据在全球范围内被公开,Vernes表示:“我非常期待能从这些蝙蝠的基因组中找到对人类健康有益的信息。”长期以来,蝙蝠研究人员一直对蝙蝠为何具有如此惊人的长寿能力(相对于体型相似的动物(如老鼠)而言,蝙蝠的寿命可长达40年,而老鼠的寿命仅几岁)以及它们为何对病毒性疾病具有异常强的抵抗力感到困惑。研究蝙蝠的基因组或许能够帮助我们解开这些谜团。
“也许这会帮助我们开发出受蝙蝠启发的医疗治疗方法,”Vernes说,但她也承认这还需要一段时间才能实现。
她个人之所以如此喜爱蝙蝠,是因为蝙蝠是少数几种幼崽必须向成年蝙蝠学习如何发声的哺乳动物之一;这使它们在某种程度上与人类相似。她自己的研究主要聚焦于她实验室中饲养的来自特立尼达和多巴哥的蝙蝠,旨在探讨蝙蝠是如何学习发声交流的。
10年前,她与都柏林大学学院的Emma Teeling共同决定要对地球上所有的蝙蝠进行基因组测序,因为“蝙蝠确实是极其神奇的生物。”她们组建了一个由全球600名研究人员组成的合作团队,其中137名研究人员来自64个国家,他们共同撰写了这篇研究论文。
参与这项研究的还包括多伦多皇家博物馆的哺乳动物助理馆长Burton Lim——他提供了大约三分之一的基因组样本用于研究,这些样本主要来自南美洲和东南亚的热带地区,是他通过悬挂在河流和洞穴入口处的捕网收集到的。Burton Lim特别喜欢中美洲和南美洲的鞘尾蝙蝠,因为这种蝙蝠能够调节其后腿之间的薄膜结构,从而在飞行中更灵活地移动。由于这些蝙蝠飞行高度较高,因此捕捉它们相当困难。
“所以我花了一段时间才把它们全部收集齐,”林回忆道。但他补充说,最终他为皇家安大略博物馆(ROM)的馆藏增加了25到26个物种。
阿尔伯塔省最大蝙蝠洞探秘 尽管许多蝙蝠研究人员将标本储存在乙醇中,但林表示,皇家安大略博物馆会将它们直接放入液氮中,这使得遗传信息能够得到更好的保存。
林指出,蝙蝠可能会遭受恶评,但它们对世界做出了许多贡献,从授粉、传播种子到捕食毁坏庄稼的昆虫。2024的一项研究甚至表明,当蝙蝠数量减少时,人类婴儿死亡率会上升。
林希望,公布如此多的蝙蝠基因组供研究使用,能够激发其他关于回声定位等特征背后遗传机制的研究,“并弄清楚[蝙蝠]是如何做到许多使其作为哺乳动物独一无二的事情的”。针对其他物种的类似大型基因组项目正在进行中,此前针对灵长类动物的项目也已经完成。蒙特利尔大学人类学教授约瑟夫·奥尔金(Joseph Orkin)参与了那项研究,并发现灵长类动物基因组数据对他在狐猴方面的自身研究很有帮助。
他表示,这项关于蝙蝠的研究“看起来非常令人兴奋”,这样一个庞大的数据库可以为解答关于蝙蝠演化的重大问题提供坚实的基础。