比较蝙蝠和鸟类的翅膀，发现它们的进化路径截然不同

Josiah02 · 发表于 2024-11-4 20:16:33

蝙蝠是极其多样化的动物：它们可以爬到其他动物身上吸血、从树叶中捕捉昆虫或在空中盘旋吸食热带花朵的花蜜，而这些都需要独特的翅膀设计。
但是为什么没有像鸵鸟一样行为举止的不会飞的蝙蝠（像苍鹭一样在河岸涉水捕鱼的长腿生物）或像漂泊信天翁一样在海上度过一生的蝙蝠呢？
研究人员可能刚刚找到了答案：与鸟类不同，蝙蝠翅膀和腿部的进化是紧密相连的，这可能阻止了它们像鸟类一样填补许多生态位。
“我们最初希望证实蝙蝠的进化与鸟类相似，它们的翅膀和腿部是独立进化的。但事实却截然相反，这让我们大吃一惊。”兽医学院生物医学科学系助理教授布兰登·赫德里克实验室的博士后研究员安德鲁·奥克尼 (Andrew Orkney) 说道。
两位研究人员都是11 月 1 日在《自然生态与进化》杂志上发表的研究的共同通讯作者。
由于腿和翅膀的功能不同，研究人员此前认为，脊椎动物飞行的起源需要前肢和后肢独立进化，从而使它们能够更轻松地适应不同的任务。通过比较蝙蝠和鸟类可以验证这一想法，因为它们没有共同的飞行祖先，因此可以构成独立的重复样本来研究飞行的进化。
研究团队测量了全球111种蝙蝠和 149 种鸟类的翼骨和腿骨。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的约三分之一的新 X 光片。
他们在蝙蝠和鸟类中观察到，物种翅膀（手翼、桡骨、肱骨）或物种腿部（股骨和胫骨）的骨骼形状是相关的，这意味着在肢体中，骨骼是一起进化的。然而，当观察腿部和翅膀之间的相关性时，结果有所不同：鸟类几乎没有相关性，而蝙蝠则表现出很强的相关性。
这意味着，与鸟类相反，蝙蝠的前肢和后肢并不是独立进化的：当翅膀形状发生变化（例如增大或缩小）时，腿部形状也会朝同一方向变化。
“我们认为，翅膀和腿部的耦合进化限制了蝙蝠适应新生态的能力，”赫德里克说。
研究小组的发现引发了人们对翼龙进化的疑问。翼龙是一种已经灭绝的飞行爬行动物，其膜状翅膀与蝙蝠的翅膀相似。“翼龙比鸟类或蝙蝠更加多样化，从小型食虫动物到与恐龙相媲美的长颈鹿大小的巨型恐龙，”奥克尼说。“它们进化成功的秘诀是什么？”
在这一发现之后，研究小组开始更深入地重新研究鸟类骨骼的进化。
奥克尼说：“虽然我们证明了鸟类翅膀和腿部的进化是独立的，而且这似乎是它们进化成功的一个重要解释，但我们仍然不知道鸟类为什么能够做到这一点，也不知道这种能力在它们进化史上是何时开始出现的。”
这项研究的一些测量是在康奈尔生物技术研究所的成像设备上进行的。

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