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新2线上开户(www.huangguan.us):《自然》:在意想不到的地方,华人科学家揭开蝙蝠回声定位之谜

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  ▎药明康德内容团队编辑

  哺乳动物繁荣多样,我们熟悉的蝙蝠又是哺乳动物中颇为独特的一支。它们是唯一能够自主飞行的哺乳动物,还具有惊人的物种多样性——蝙蝠至少有约1440个物种,每5个哺乳动物物种中,就有一个是蝙蝠。

  对我们来说,蝙蝠另一个重要的生物演化特征是它们的回声定位系统。回声定位是非常特殊的行为功能,必须有特化的发声结构和高灵敏听觉感观的功能,让它们即使在黑暗中也能“听”清楚周围的环境,寻找食物或是躲避障碍。

  我们常常将蝙蝠与回声定位划上等号,但事实上,并非所有蝙蝠物种都具备这一能力。蝙蝠动物回声定位的功能,在物种之间也有差异。蝙蝠动物属于翼手目,科学界曾根据蝙蝠的生存方式将它们分为两大类——依靠视力、以素食为主的大翼手亚目,以及利用回声定位捕食飞虫的小翼手亚目。

  这样的传统分类方式十分直观,但随着现代系统发生学的发展,利用分子序列和基因型的新的演化研究,将蝙蝠物种重新划分为阴翼手亚目和阳翼手亚目这两类。这些新研究为我们提供了更准确的蝙蝠分类方式,与此同时,科学家也注意到:蝙蝠回声定位特征的出现,比先前认为的更复杂。

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  所有阳翼手亚目和部分阴翼手亚目都具有回声定位能力,这说明,蝙蝠回声定位的演化历程有两种可能性。芝加哥大学的罗哲西教授介绍道:“或者两类蝙蝠分别独立演化出了不同的回声定位系统;又或者回声定位在其共同祖先中已经出现了,但随后,在阴翼手亚目中,亲缘关系较远的狐蝠科失去了这种能力。”

  不过长期以来,支援这些猜想的只有DNA分子序列的证据和系统发生学的推演,但神经解剖学和耳区听觉功能方面的证据还没有出现。“这两个猜想无论哪个正确,那么接收回声的内耳耳蜗的神经解剖结构,就应该存在差异。”罗哲西教授说。

  在一项发表于《自然》杂志的最新研究中,罗哲西教授带领芝加哥大学团队与美国自然历史博物馆、菲尔德自然历史博物馆的科学家合作,找到了两类蝙蝠的内耳耳蜗在神经解剖结构上的关键性差异。这项研究表明,正是内耳结构上的差异,演化出神经解剖结构的不同特征,让阳翼手类的蝙蝠有了不同的回声定位行为功能。

  让研究团队聚焦于内耳耳蜗的线索,是两类蝙蝠回声定位方式的差异:阴翼手亚目的回声定位更多地依赖于恒定频率的声音,而阳翼手亚目更多使用的是更复杂多变的调频。由于内耳是接收这些回声信号的起点,因此它的结构就成为研究团队首先考虑的对象。

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