基因寫就蝙蝠6500萬年演化史
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蝙蝠佔現存哺乳動物種類的五分之一,是全球唯一能真正振翅飛行的哺乳動物。更特別的是,它們中的多數可以在完全黑暗中靠回聲定位捕獵和導航,又常常比體型相近的動物活得更久、更耐病。但這些獨特本領是怎麼來的?蝙蝠最初從哪裡出現?不同家族之間誰和誰更親近?這些問題很長一段時間都缺少明確答案。
直到近日,英國聖安德魯斯大學科學家牽頭的Bat1K聯盟,進行了迄今最大規模的蝙蝠基因組與化石聯合研究。來自64個國家的137名科學家,收集了覆蓋全部21個蝙蝠科、共103個物種的高質量基因組,再結合全球各地蝙蝠化石,用一套新方法同時分析了現生和滅絕物種。基因組可以理解為一本寫滿遺傳信息的“說明書”,記錄著物種的全部基因。科學家把這103本“說明書”逐頁比較,又用化石記錄去校准基因突變的節奏,相當於把蝙蝠家族這幅原本模糊的基因圖畫,變得清晰可讀。
圖譜畫出來后,第一個結論便出人意料:原來,蝙蝠起源於約6500萬年前的歐洲,而不是過去猜測的亞洲、非洲或北美洲。它們的最早后代先進入非洲,在那裡形成歐洲—非洲擴散中心,再逐漸走向亞洲、美洲和澳大利亞。這一判斷正是基因組差異和化石出現的時空位置相互印証的結果。
另一個發現,是關於“用聲音看世界”這項本領。現代多數蝙蝠會從喉部發出高頻聲波,再接收物體反射的回聲來感知環境,相當於用聲音構建出一幅地圖。基因和化石記錄顯示,動力飛行和生物聲吶幾乎同時出現在蝙蝠演化的起步階段,這或許正是蝙蝠能夠在此后6500多萬年間迅速擴散到全球的原因之一。
對科學家來說,這項研究也為蝙蝠的長壽和抗病能力搭建了探索框架。許多蝙蝠體型並不大,卻擁有與身體尺寸不成比例的較長壽命,對多種疾病也表現出很強的抵抗能力。過去這些現象只能零散觀察,如今科學家有了覆蓋所有蝙蝠科的基因組參照,就可以系統比較不同蝙蝠的免疫、炎症和DNA修復相關基因,再結合它們的生活方式逐一排查,為這類研究提供可靠的家譜背景和演化坐標。
科學家還借此重建了蝙蝠祖先的基因組輪廓,大致推算出第一個會飛的哺乳動物擁有哪些基因、又缺少哪些基因,為理解動力飛行所需的分子基礎畫出一張起始草圖。
蝙蝠無疑是演化史上極為特別的一類動物,這套基因組資源終於讓科學家有條件拆解它們的構造。而且,科學家已經能把化石和基因組放進同一個模型裡分析,這是過去單一數據類型做不到的。
對普通人來說,這項研究最直接的意義,是讓蝙蝠不再被當作神秘的夜間怪客。它們是生態系統中重要的授粉者、種子傳播者和昆虫控制者,而它們那些驚人的能力,正逐漸被還原成一段可以閱讀、可以比較的遺傳歷史。隨著未來納入更多物種,這類研究甚至可能為人類探索衰老、免疫和疾病抵抗提供新的靈感。(記者 張夢然)
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