蝙蝠回声定位能力的形成时间和起源

趋同进化是指不同生物类群中独立进化出相似性状的事件。趋同进化在形态学上普遍存在，也是支持达尔文自然选择学说的重要证据，但迄今为止在分子水平上趋同进化的例子并不多见。

大部分蝙蝠具有发达的高频回声定位能力，而回声定位和飞翔也是蝙蝠在自然界生存、繁衍和适应的重要特征。近期两项分别由中国科学家和英国科学家领导的研究小组完成了蝙蝠回声定位能力的相关进化研究。

来自中科院昆明动物研究所的研究人员通过基因组测序分析了食虫蝙蝠的RH1基因，发现该基因在果蝠与墓蝠（食虫蝙蝠，眼睛没退化）间发生了趋同进化，长翼蝠和菊头蝠（都是眼睛退化）也发生了趋同进化。这一研究成果公布在PLoS One杂志上。

研究人员克隆了控制形成视网膜上视杆细胞（主导暗视觉，相对于视锥细胞的色视觉）暗视觉感受器的RH1基因，发现无论是眼睛退化的食虫蝙蝠还是眼睛发达的旧大陆果蝠的视杆细胞全部都有表达RH1基因，说明了即使是眼睛高度退化的食虫蝙蝠，它们仍然具有暗视觉。

蝙蝠是夜行性动物。食虫蝙蝠主要用回声定位来确定方位，捕捉昆虫，眼睛退化，甚至之前人们认为蝙蝠是瞎子，这个是大家所熟悉的。旧大陆果蝠并没有回声定位能力（除了果蝠属有回声定位，但一般只用于进入山洞后的巢穴定位），它们主要依赖视觉和嗅觉来寻找食物，眼睛很发达。

这项研究发现无论是眼睛退化的食虫蝙蝠还是眼睛发达的旧大陆果蝠的视杆细胞全部都有表达RH1基因，说明了即使是眼睛高度退化的食虫蝙蝠，它们仍然具有暗视觉。对该基因序列的进一步分析发现，该基因在果蝠与墓蝠（食虫蝙蝠，眼睛没退化）间发生了趋同进化，长翼蝠和菊头蝠（都是眼睛退化）也发生了趋同进化。该结果揭示了，蝙蝠分化后，可能由于对暗视觉的趋同需求（有些种类趋同于更多依赖视觉，眼睛发达；而有些是趋同于较少依赖视觉，眼睛退化），导致了RH1基因在蝙蝠里面发生了多次趋同进化。

Onchonycteris finneyi（配图：神秘的地球）

另外来自剑桥大学等处的研究人员则从一种名为“Onchonycteris finneyi”的原始蝙蝠化石入手，发现这种高度专业化的哺乳动物虽然能飞，但却不能进行回声定位。这一研究成果公布在Nature杂志上。

研究人员对26个蝙蝠物种所做的一项显微计算机断层扫描研究（显微CT研究）显示，在利用喉部产生的“咔嗒”声进行回声定位的蝙蝠身上，喉部的茎突舌骨与头颅耳朵区域的鼓膜骨相连。这种条件也见于“Onchonycteris finneyi”，从而再次开启了关于在蝙蝠早期演化中飞行和回声定位能力的形成时间和起源的基础性问题。

除此之外，华东师范大学的研究人员发表在Current Biology杂志上文章中，报道了回声定位蝙蝠与海豚基因序列的趋同进化，他们从具有回声定位的海豚的基因组中扩增了与听觉相关的基因prestin，并分别用最大似然法、最大简约法，和邻接法对海豚、蝙蝠和其他哺乳动物的prestin基因作了进化分析。并通过一系列的分析，最终得出了这种现象的出现是适应性平行进化的结果，并且鉴别出了11个平行进化位点。这11个位点的平行进化可能使蝙蝠和鲸的prestin蛋白具有在回声定位过程中检测高频超声波的功能。这项工作为探讨回声定位的分子机制迈出了重要一步。

生物通：万纹