科技日報記者 趙漢斌
回聲定位何時以及如何在蝙蝠中起源與演化的問題，長期以來是個“謎一樣的存在”。記者29日從中國科學(xué)院昆明動物研究所獲悉，該所進(jìn)化與功能基因組學(xué)學(xué)科組結(jié)合一系列進(jìn)化分析、功能實驗以及轉(zhuǎn)基因小鼠的生理檢測，找到回聲定位起源于蝙蝠共同祖先的新證據(jù)，為進(jìn)一步揭示動物回聲定位的分子遺傳機制奠定了重要基礎(chǔ)。
“對動物適應(yīng)性復(fù)雜性狀起源問題的研究，很大程度上依賴化石證據(jù)，但由于化石形成和發(fā)現(xiàn)的偶然性、有限性，在大部分情況下很難對動物適應(yīng)性復(fù)雜性狀起源的時間和演化路徑做出明確判斷。”昆明動物研究所研究員施鵬介紹，回聲定位何時以及如何在蝙蝠中起源和演化，就是這樣一個典型案例。有些化石證據(jù)支持回聲定位起源于蝙蝠共同祖先，即“一次起源”假說；而有些化石證據(jù)則支持回聲定位獨立起源于不同的回聲定位蝙蝠支系，即“多次起源”假說。
此前，施鵬研究員率領(lǐng)的課題組從適應(yīng)性分子進(jìn)化理論出發(fā)，綜合利用比較基因組學(xué)、功能基因組學(xué)、進(jìn)化遺傳學(xué)等方法，對回聲定位適應(yīng)性復(fù)雜性狀進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，取得了一系列具有國際影響的原創(chuàng)性成果。
研究人員首先對蝙蝠祖先支、不具備回聲定位能力的舊大陸果蝠祖先支等不同的祖先支系與具有回聲定位能力的齒鯨進(jìn)行了分子趨同進(jìn)化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與果蝠祖先支不同，聽覺相關(guān)基因在蝙蝠祖先支與齒鯨之間具有顯著的趨同演化信號。同時，通過重構(gòu)蝙蝠祖先支和果蝠祖先支的回聲定位相關(guān)基因發(fā)現(xiàn)，與果蝠祖先支相比，蝙蝠祖先支的相關(guān)基因功能與現(xiàn)生回聲定位蝙蝠更相似。更重要的是，與蝙蝠祖先支相關(guān)基因敲入小鼠相比，果蝠祖先支相關(guān)基因敲入小鼠的高頻聽力明顯下降。
此項研究綜合分子趨同分析、細(xì)胞功能實驗、轉(zhuǎn)基因小鼠聽覺能力檢測等多方面的證據(jù)，支持了回聲定位起源于蝙蝠共同祖先，并且在現(xiàn)生回聲定位蝙蝠類群中經(jīng)歷了趨異演化。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊iScience上。
