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          昆明動物所發現蝙蝠適應性復雜性狀回聲定位“一次起源”的新證據

          昆明動物研究所 2022-03-22

            一直以來,對動物適應性復雜性狀起源問題的研究很大程度上依賴于化石證據,但由于化石形成和發現的偶然性,化石形態數據的有限性等因素的限制,在大部分情況下很難對動物適應性復雜性狀起源的時間和演化路徑做出明確的判斷,其中一個典型案例是回聲定位何時以及如何在蝙蝠中起源和演化的。有些化石證據支持回聲定位起源于蝙蝠共同祖先(“一次起源”假說),而有些化石證據則支持回聲定位獨立起源于不同的回聲定位蝙蝠支系(“多次起源”假說)。 

            中國科學院昆明動物研究所研究員施鵬團隊一直致力于從適應性分子進化理論出發,綜合利用比較基因組學、功能基因組學和進化遺傳學等方法,對回聲定位適應性復雜性狀進行系統性的研究,取得了一系列具有國際影響的原創性成果(He et al. 2021 Science; Liu et al. 2018 Science Advance; Li et al. 2017 Molecular Biology and Evolution; Liu et al. 2014 Molecular Biology and Evolution)。針對上述問題,施鵬團隊結合一系列進化分析、功能實驗以及轉基因小鼠的生理檢測,支持了回聲定位在蝙蝠類群中“一次起源”的假說,為進一步揭示回聲定位的分子遺傳機制奠定了重要的基礎。 

            研究人員首先對蝙蝠祖先支(LCAB)、不具備回聲定位能力的舊大陸果蝠祖先支(LCAP)等不同的祖先支系與具有回聲定位能力的齒鯨(Toothed whales)進行分子趨同進化分析,結果發現,與LCAP不同,聽覺相關基因在LCAB與齒鯨之間具有顯著的趨同演化信號。同時,通過重構LCABLCAP的回聲定位相關基因prestin發現,與LCAP相比,LCABprestin功能與現生回聲定位蝙蝠更相似。更重要的是,與LCAB-prestin基因敲入小鼠相比,LCAP-prestin基因敲入小鼠的高頻聽力明顯下降。該研究綜合分子趨同分析、細胞功能實驗、轉基因小鼠聽覺能力檢測等多方面的證據,支持了回聲定位起源于蝙蝠共同祖先,并且在現生回聲定位蝙蝠類群中經歷了趨異演化。 

            該研究論文以Molecular convergence and transgenic evidence suggest a single origin of laryngeal echolocation in bats為題發表在iScience。昆明動物所研究員劉振、博士生陳鵬、副研究員許東明和博士祁飛燕為論文的共同第一作者,施鵬為論文的通訊作者。該項目得到了國家自然科學基金委、中國科學院、云南省科技廳等項目的資助。 

            文章鏈接:https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)00384-4

            

            

          昆明動物所發現蝙蝠適應性復雜性狀回聲定位“一次起源”的新證據

            

            

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