《自然》雜志：羅哲西團(tuán)隊(duì)揭開蝙蝠回聲定位之謎
（神秘的自然雜志地球uux.cn報(bào)道）據(jù)藥明康德：哺乳動(dòng)物繁榮多樣，我們熟悉的羅哲蝙蝠又是哺乳動(dòng)物中頗為獨(dú)特的一支。它們是西團(tuán)唯一能夠自主飛行的哺乳動(dòng)物，還具有驚人的隊(duì)揭物種多樣性——蝙蝠至少有約1440個(gè)物種，每5個(gè)哺乳動(dòng)物物種中，開蝙就有一個(gè)是聲定蝙蝠。
對(duì)我們來說，自然雜志蝙蝠另一個(gè)重要的羅哲生物演化特征是它們的回聲定位系統(tǒng)。回聲定位是西團(tuán)非常特殊的行為功能，必須有特化的隊(duì)揭發(fā)聲結(jié)構(gòu)和高靈敏聽覺感觀的功能，讓它們即使在黑暗中也能“聽”清楚周圍的開蝙環(huán)境，尋找食物或是聲定躲避障礙。
我們常常將蝙蝠與回聲定位劃上等號(hào)，自然雜志但事實(shí)上，羅哲并非所有蝙蝠物種都具備這一能力。西團(tuán)蝙蝠動(dòng)物回聲定位的功能，在物種之間也有差異。蝙蝠動(dòng)物屬于翼手目，科學(xué)界曾根據(jù)蝙蝠的生存方式將它們分為兩大類——依靠視力、以素食為主的大翼手亞目，以及利用回聲定位捕食飛蟲的小翼手亞目。
這樣的傳統(tǒng)分類方式十分直觀，但隨著現(xiàn)代系統(tǒng)發(fā)生學(xué)的發(fā)展，利用分子序列和基因型的新的演化研究，將蝙蝠物種重新劃分為陰翼手亞目和陽翼手亞目這兩類。這些新研究為我們提供了更準(zhǔn)確的蝙蝠分類方式，與此同時(shí)，科學(xué)家也注意到：蝙蝠回聲定位特征的出現(xiàn)，比先前認(rèn)為的更復(fù)雜。
所有陽翼手亞目和部分陰翼手亞目都具有回聲定位能力，這說明，蝙蝠回聲定位的演化歷程有兩種可能性。芝加哥大學(xué)的羅哲西教授介紹道：“或者兩類蝙蝠分別獨(dú)立演化出了不同的回聲定位系統(tǒng)；又或者回聲定位在其共同祖先中已經(jīng)出現(xiàn)了，但隨后，在陰翼手亞目中，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的狐蝠科失去了這種能力。”
不過長期以來，支持這些猜想的只有DNA分子序列的證據(jù)和系統(tǒng)發(fā)生學(xué)的推演，但神經(jīng)解剖學(xué)和耳區(qū)聽覺功能方面的證據(jù)還沒有出現(xiàn)。“這兩個(gè)猜想無論哪個(gè)正確，那么接收回聲的內(nèi)耳耳蝸的神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)，就應(yīng)該存在差異。”羅哲西教授說。
在一項(xiàng)發(fā)表于《自然》雜志的最新研究中，羅哲西教授帶領(lǐng)芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)與美國自然歷史博物館、菲爾德自然歷史博物館的科學(xué)家合作，找到了兩類蝙蝠的內(nèi)耳耳蝸在神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)上的關(guān)鍵性差異。這項(xiàng)研究表明，正是內(nèi)耳結(jié)構(gòu)上的差異，演化出神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)的不同特征，讓陽翼手類的蝙蝠有了不同的回聲定位行為功能。
讓研究團(tuán)隊(duì)聚焦于內(nèi)耳耳蝸的線索，是兩類蝙蝠回聲定位方式的差異：陰翼手亞目的回聲定位更多地依賴于恒定頻率的聲音，而陽翼手亞目更多使用的是更復(fù)雜多變的調(diào)頻。由于內(nèi)耳是接收這些回聲信號(hào)的起點(diǎn)，因此它的結(jié)構(gòu)就成為研究團(tuán)隊(duì)首先考慮的對(duì)象。
耳蝸螺旋神經(jīng)節(jié)是聽覺的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。羅哲西教授表示，他們尋找的結(jié)構(gòu)差異，正是這個(gè)沒有太多關(guān)注的耳蝸神經(jīng)節(jié)：“此前從未有人懷疑過，陰翼手與陽翼手亞目的耳蝸螺旋神經(jīng)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)會(huì)存在差異。上世紀(jì)七八十年代的對(duì)蝙蝠的神經(jīng)解剖學(xué)研究主要關(guān)注了聽覺毛細(xì)胞，以及神經(jīng)節(jié)的周邊神經(jīng)的密度。然而，早期的研究對(duì)神經(jīng)節(jié)，神經(jīng)元與聽覺顱神經(jīng)的軸突，以及周圍的骨骼形態(tài)沒有太多的關(guān)注。”
從2016年起，研究團(tuán)隊(duì)耗時(shí)4年，利用CT掃描研究了39個(gè)蝙蝠物種的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)，這些物種覆蓋了蝙蝠共21個(gè)科中的19個(gè)。
CT掃描結(jié)果顯示，陰翼手亞目的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)和其他哺乳類動(dòng)物類似，其螺旋神經(jīng)節(jié)外有一層起到保護(hù)作用的骨骼管壁（被稱為羅森塔爾管壁），管壁上有密集的微小開孔，供神經(jīng)纖維穿過、與聽覺顱神經(jīng)相連。
然而，陽翼手亞目的結(jié)構(gòu)則完全不同，它們的螺旋神經(jīng)節(jié)呈開放式，周圍不存在管壁結(jié)構(gòu)。由于不再受骨骼管壁微孔數(shù)量和大小的限制，這些蝙蝠的內(nèi)耳可以演化產(chǎn)生更大的神經(jīng)節(jié)，可以包括更多神經(jīng)元、更高的神經(jīng)支配密度以及更密集而多變的神經(jīng)纖維束。
在內(nèi)耳結(jié)構(gòu)中的發(fā)現(xiàn)，或許還解釋了陰翼手與陽翼手亞目物種多樣性的差異。陽翼手亞目的物種數(shù)量是陰翼手亞目的5倍，覓食獵物方式和范圍也更多樣。研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)，更大的神經(jīng)節(jié)和更多的神經(jīng)元幫助它們形成了特化的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)以及更加多樣化的調(diào)頻回聲定位，從而豐富了這些蝙蝠的演化繁榮和多樣化。
可以說，正是這些不同的回聲定位方式，推動(dòng)了蝙蝠在演化上的巨大成功。羅哲西教授表示：“蝙蝠動(dòng)物的的回聲定位行為功能好比是這些動(dòng)物的‘語言。’這兩類蝙蝠就如同是說著不同的方言。但通過不同的途徑，它們都通往了同一個(gè)目標(biāo)。陽翼手亞目演變了很特出的神經(jīng)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，所以它們對(duì)自己的方言能有更精密的聽覺。”

(責(zé)任編輯：時(shí)尚)