蝙蝠占现存哺乳动物种类的五分之一,是全球唯一能真正振翅飞行的哺乳动物。更特别的是,它们中的多数可以在完全黑暗中靠回声定位捕猎和导航,又常常比体型相近的动物活得更久、更耐病。但这些独特本领是怎么来的?蝙蝠最初从哪里出现?不同家族之间谁和谁更亲近?这些问题很长一段时间都缺少明确答案。
直到近日,英国圣安德鲁斯大学科学家牵头的Bat1K联盟,进行了迄今最大规模的蝙蝠基因组与化石联合研究。来自64个国家的137名科学家,收集了覆盖全部21个蝙蝠科、共103个物种的高质量基因组,再结合全球各地蝙蝠化石,用一套新方法同时分析了现生和灭绝物种。基因组可以理解为一本写满遗传信息的“说明书”,记录着物种的全部基因。科学家把这103本“说明书”逐页比较,又用化石记录去校准基因突变的节奏,相当于把蝙蝠家族这幅原本模糊的基因图画,变得清晰可读。
图谱画出来后,第一个结论便出人意料:原来,蝙蝠起源于约6500万年前的欧洲,而不是过去猜测的亚洲、非洲或北美洲。它们的最早后代先进入非洲,在那里形成欧洲—非洲扩散中心,再逐渐走向亚洲、美洲和澳大利亚。这一判断正是基因组差异和化石出现的时空位置相互印证的结果。
另一个发现,是关于“用声音看世界”这项本领。现代多数蝙蝠会从喉部发出高频声波,再接收物体反射的回声来感知环境,相当于用声音构建出一幅地图。基因和化石记录显示,动力飞行和生物声呐几乎同时出现在蝙蝠演化的起步阶段,这或许正是蝙蝠能够在此后6500多万年间迅速扩散到全球的原因之一。
对科学家来说,这项研究也为蝙蝠的长寿和抗病能力搭建了探索框架。许多蝙蝠体型并不大,却拥有与身体尺寸不成比例的较长寿命,对多种疾病也表现出很强的抵抗能力。过去这些现象只能零散观察,如今科学家有了覆盖所有蝙蝠科的基因组参照,就可以系统比较不同蝙蝠的免疫、炎症和DNA修复相关基因,再结合它们的生活方式逐一排查,为这类研究提供可靠的家谱背景和演化坐标。
科学家还借此重建了蝙蝠祖先的基因组轮廓,大致推算出第一个会飞的哺乳动物拥有哪些基因、又缺少哪些基因,为理解动力飞行所需的分子基础画出一张起始草图。
蝙蝠无疑是演化史上极为特别的一类动物,这套基因组资源终于让科学家有条件拆解它们的构造。而且,科学家已经能把化石和基因组放进同一个模型里分析,这是过去单一数据类型做不到的。
对普通人来说,这项研究最直接的意义,是让蝙蝠不再被当作神秘的夜间怪客。它们是生态系统中重要的授粉者、种子传播者和昆虫控制者,而它们那些惊人的能力,正逐渐被还原成一段可以阅读、可以比较的遗传历史。随着未来纳入更多物种,这类研究甚至可能为人类探索衰老、免疫和疾病抵抗提供新的灵感。(记者 张梦然)
来源:人民网