蝙蝠为何不会走路？科学家探寻让它们飞翔的进化之锁

与鸟类不同，蝙蝠翅膀和腿的进化是紧密结合在一起的，这可能使它们无法像鸟类一样填补更多的生态位。 图片来源：Jason Koski/康奈尔大学

蝙蝠和鸟类的独特特征

蝙蝠是一种非常多样化的生物，它们能够爬到动物身上吸血，从树叶上抓取昆虫，或盘旋在热带花朵上吮吸花蜜。 每种行为都依赖于独特的翅膀设计。但是，你有没有想过，为什么没有像鸵鸟一样不会飞的蝙蝠在河边觅食，也没有像信天翁一样在大海上漫游的蝙蝠呢？

科学家们现在可能找到了答案： 与鸟类不同，蝙蝠在进化过程中翅膀和腿的发育紧密相连。 这种进化耦合很可能限制了它们像鸟类一样适应各种生态角色的能力。

"我们最初期望证实蝙蝠的进化与鸟类相似，它们的翅膀和腿是独立进化的。 "兽医学院生物医学系助理教授布兰登-赫德里克（Brandon Hedrick）实验室的博士后研究员安德鲁-奥克尼（Andrew Orkney）说："我们发现的事实恰恰相反，这大大出乎我们的意料。"

两位研究人员都是最近发表在《自然生态与进化》上的研究论文的共同通讯作者。

分析骨骼结构

由于腿和翅膀的功能不同，研究人员以前认为无脊椎动物的飞行起源需要前肢和后肢独立进化，使它们更容易适应各自不同的任务。 对蝙蝠和鸟类进行比较可以检验这一观点，因为它们没有共同的飞行祖先，因此构成了研究飞行进化的独立复制品。

研究小组测量了世界各地 111 种蝙蝠和 149 种鸟类的翅膀和腿骨。 他们的数据集包括博物馆标本的 X 光片，以及康奈尔大学脊椎动物博物馆储存的蝙蝠标本约三分之一的新 X 光片。

他们在蝙蝠和鸟类身上观察到，一个物种的翅膀（手翅、桡骨、肱骨）或一条物种的腿（股骨和胫骨）的骨骼形状是相关的--这意味着在一个肢体内，骨骼是一起进化的。 然而，当研究腿和翅膀之间的相关性时，结果却不同：鸟类物种几乎没有相关性，而蝙蝠则显示出很强的相关性。

这说明，与鸟类相反，蝙蝠的前肢和后肢并不是独立进化的： 当翅膀的形状发生变化（例如增大或缩小）时，腿的形状也会发生同方向的变化。

对翼龙多样性的影响

赫德里克说："我们认为，翅膀和腿的耦合进化限制了蝙蝠适应新生态的能力。"

研究小组的发现提出了翼龙进化的问题，翼龙是一类已经灭绝的飞行爬行动物，拥有与蝙蝠类似的膜翼。奥克尼说："翼龙的种类比鸟类和蝙蝠都要多得多，从微小的食虫动物到长颈鹿大小的巨兽，它们的体型可以与恐龙媲美。它们进化成功的秘诀是什么？"

发现鸟类骨骼后，研究小组开始重新深入研究鸟类骨骼的进化。

"虽然我们证明了鸟类翅膀和腿的进化是独立的，而且这似乎是它们进化成功的一个重要解释，"奥克尼说，"但我们仍然不知道为什么鸟类能够做到这一点，也不知道在它们的进化史上这是什么时候开始出现的。"

编译自/scitechdaily