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Nature子刊:蝙蝠都曾有回声定位能力

摘要 : 2017年1月10日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Ecology & Evolution》杂志在线发表了中国沈阳农业大学的张树义、王喆研究团队以及爱尔兰都柏林大学学院艾玛·特灵教授的一篇研究论文,研究发现所有蝙蝠物种,包括无法回声定位的蝙蝠,其内耳在演化之初都有回声定位的能力。

2017年1月10日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Ecology & Evolution》杂志在线发表了中国沈阳农业大学的张树义、王喆研究团队以及爱尔兰都柏林大学学院艾玛·特灵教授的一篇研究论文,研究发现所有蝙蝠物种,包括无法回声定位的蝙蝠,其内耳在演化之初都有回声定位的能力。团队通过研究胚胎发育而非基因或化石,为一个长久以来的演化谜团带来了解答。

虽然蝙蝠以喉部回声定位(通过喉部发出声纳信号,依靠内耳探测其回声来定位)的能力著称,但其中一些却并不能以这种方式来回声定位。化石和遗传证据表明,能回声定位的蝙蝠们不属于同一个演化组。这意味着回声定位能力要么曾被多次演化出来,要么是一些物种后来失去了这种能力。

研究人员此次并没有从蝙蝠成体的内耳入手,而是研究了蝙蝠胚胎和新生幼崽内耳的发育过程。在有喉部回声定位能力的物种中,其成体内耳中的耳蜗比其它物种要大得多。论文作者研究了七个蝙蝠物种(其中五种有喉部回声定位能力,两种没有),以及五种不能回声定位的哺乳动物的耳蜗发育。他们在所有蝙蝠物种中观察到了快速的早期耳蜗发育,但没有在其它哺乳动物中发现这一点。

然而在早期扩张后,不能喉部回声定位的蝙蝠的耳蜗发育显著减缓,并在成体中形成了与其它哺乳动物类似的耳蜗。

新研究呈现的观点认为,回声定位的能力在蝙蝠中演化出了一次,但一些物种后来失去了这种能力。

研究结果也表明,蝙蝠的喉部回声定位可能有单一的演化起源。在相应的新闻与评论文章中,加拿大西安大略大学与多伦多大学密西沙加分校的科学家认为,新研究以蝙蝠关键性特征的演化过程为背景,探索了其在演化学上的重要意义。

原文链接:

Prenatal development supports a single origin of laryngeal echolocation in bats

原文摘要:

Bat laryngeal echolocation is considered as one of the most complex and diverse modes of auditory sensory perception in animals and its evolutionary history has been the cause of many scientific controversies in the past two decades. To date, the majority of scientific evidence supports that bats (Chiroptera) are divided into two subordinal groups: Yinpterochiroptera, containing the laryngeal echolocating superfamily Rhinolophidae as sister taxa to the non-laryngeal echolocating family Pteropodidae; and Yangochiroptera, containing all other laryngeal echolocating lineages. This topology has led to an unanswered question in mammalian biology: was laryngeal echolocation lost in the ancestral pteropodids or gained convergently in the echolocating bat lineages? To date, there is insufficient and conflicting evidence from fossil, genomic, morphological and phylogenomic data to resolve this question. We detail an ontogenetic study of fetal cochlear development from seven species of bats and five outgroup mammals and show that in early fetal development, all bats including the non-laryngeal echolocating pteropodids have a similarly large cochlea typically associated with laryngeal echolocation abilities. The subsequent cochlear growth rate in the pteropodids is the slowest of all mammals and leads to the pteropodids and the non-echolocating lineages eventually sharing a similar cochlear morphospace as adults. The results suggest that pteropodids maintain a vestigial developmental stage indicative of past echolocation capabilities and thus support a single origin of laryngeal echolocation in bats.

来源: Nature Ecology & Evolution 浏览次数:0

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