FIONA TUNG/THE VARSITY

信不信由你,蝙蝠并不是第一种利用回声定位来捕猎的有翼生物——现代蝙蝠的祖先在6500到8500万年前就已经开始利用回声定位(即用反射的声波来确认物体位置的过程)了。

多伦多大学密西沙加校区(UTM)的生物助理教授约翰·拉特克里夫(John Ratcliffe)和他的团队利用分子系统发生学(molecular phylogeny)的方法来解密蝙蝠回声定位能力的进化历程,以此让我们重新理解这种生物如何又为何能够成为夜晚的“声纳十字军”。

他们近期发表在期刊《自然通讯》(Nature Communications)上的研究是建立在一篇现有的系统发生学研究之上的。这篇现有的研究显示,蝙蝠进化出强大的生物声纳能力,是因为他们的祖先在视力和回声定位能力间做出了取舍。

蝙蝠是全球哺乳类第二大目,下属有超过1300个品种。这些品种大多是夜行肉食动物,靠在夜晚利用回声定位捕食小型昆虫为生。

研究者们利用系统发生学对比(phylogenetic comparative methods)的方法了解了蝙蝠的声纳系统、神经结构和形态的进化历程。研究结果表明,古代蝙蝠的视力不足以在夜间捕猎小型猎物,但从神经解剖学的角度来讲,它们完全可以利用回声定位。这一点证明了这种远祖身上的回声定位能力可能在后代身上进化为一种强大的感知系统。

从进化的角度讲,蝙蝠一直展现着“取舍”行为的过程:回声定位能力较差的物种往往视力较好,反之亦然。

通过深入研究他们发现,如果根据使用“回声定位能力的频率”来分组,现代蝙蝠里最少应用回声定位的物种的视力往往比其他组更好,说明这种“取舍”(蝙蝠的视力与回声定位能力此消彼长)在蝙蝠研究里双向存在。”无回声定位能力的翼足目“正是这种”取舍“的案例之一。

令人惊讶的是,无回声定位能力蝙蝠的大脑与和有回声定位能力蝙蝠的一样有感知声音的分区。这一退化的器官表明了这一品种的蝙蝠曾经能够利用回声定位,但现在已经失去了这种能力。这种情况与另一种情况形成了鲜明的对比——(无回声定位能力的蝙蝠)与有回声定位能力的蝙蝠进化过程各自独立。相反地,它们源于同一种祖先。

拉特克里夫团队的这项研究不但回答了关于蝙蝠(全世界最多样的物种之一)主要特征进化的问题,而且为系统发生学研究(phylogenetic research)的重要性奠定了基础。

过去四年一直在该领域从事研究的本文第一作者珍南·西亚加文(Jeneni Thiagavel)说道:“(我们的研究)就像是在不同的情境下重放进化的视频。”

“我们的研究一定能为(这些对比方法的)用户带来重现历史的能力。”


翻译/Translate: 邵越美/Gillian Shao

校对/Proof: 谢旻怡/Minyi Xie

终校/Final Read: 沈梦溪/Mengxi Shen