全球最大蝙蝠基因组研究改写演化树 新西兰短尾蝠参与破解谜题

一项由137名研究者组成的国际团队Bat1K发布迄今规模最大的蝙蝠基因组与化石研究，成果9月发表于国际权威期刊《自然》（Nature），推翻了此前关于蝙蝠起源地的说法，并揭示回声定位与飞行能力在蝙蝠演化早期就已出现。

研究整合并分析了103个基因组和44块化石，参与者来自64个国家，其中包括新西兰奥塔哥大学（University of Otago）解剖学系的Neil Gemmell教授。团队利用先进的DNA测序与计算方法，建立了迄今质量最高、规模最大的蝙蝠基因组数据库，涵盖现存全部21个蝙蝠科，其中包括新西兰特有的短尾蝠（pekapeka）。

“蝙蝠是非常神奇的动物，它们是唯一具备真正动力飞行能力的哺乳动物，靠回声定位在黑暗中‘看见’周围，而且寿命出奇地长，还能抵御多种致命疾病，”Gemmell说，“尽管有这些超能力，科学家们长期以来对蝙蝠究竟如何演化、起源何处争论不休。”

研究结果显示，蝙蝠最可能约在6500万年前起源于欧洲，而回声定位和动力飞行这两大标志性特征，几乎在这一类群出现之初就已确立。

“这些发现推翻了此前认为蝙蝠起源于亚洲、非洲或北美的假设。我们发现它们其实是从欧洲扩散到非洲，再到亚洲、美洲和澳大利亚，”Gemmell说，“关于蝙蝠演化，一直有很多争论——不同科属之间是什么关系，飞行和回声定位何时出现，它们又是如何演化出这些独特特征的？”

Bat1K联合创始主任、都柏林大学学院（University College Dublin）Emma Teeling教授是论文的资深作者之一，她表示这项研究解答了许多长期困扰科学界的问题。“我们基本上重新绘制了蝙蝠的家族树，解决了困扰学界数十年的争论，”她说。

研究团队还重建了现存所有蝙蝠共同祖先的基因组，这为科学家理解某一哺乳动物谱系如何演化出动力飞行、先进的生物声呐、超长寿命和异常强的抗病能力，提供了一份基因组“地图”。

“经过数十年研究和相互矛盾的结论，我们终于有了一个框架，能真正理解蝙蝠这些独特特征是如何演化出来的。我们也有了基因组数据，可以进一步探究这些惊人适应能力背后的分子机制，并知道化石蝙蝠在这棵演化树上的位置，”Teeling说。

Gemmell指出，蝙蝠似乎对病毒有特别的抵抗力，这套新框架未来或许有助于人类在衰老、免疫和抗病领域的研究。“这也包括近年来对人类健康造成重创的疾病，比如新冠（Covid-19）。癌症在蝙蝠身上似乎也不太常见。也许蝙蝠能为我们未来如何防范这些疾病提供一些线索。”

Bat1K联合创始主任、圣安德鲁斯大学（University of St Andrews）Sonja Vernes教授说，蝙蝠是地球上最不同寻常的哺乳动物之一。全球现存超过1500种蝙蝠，占所有哺乳动物物种的五分之一，它们通过传粉、传播种子和捕食大量害虫，在维持生态系统健康方面发挥着重要作用。

“蝙蝠总能带来惊喜，它们是演化史上最伟大的实验之一。这份珍贵的基因组资源，凝聚了Bat1K多年的国际合作成果，终于让我们能够理解它们非凡生物学特性的演化过程，”她说。

从大黄蜂蝙蝠到吸盘足蝙蝠，再到会“爬行”的蝙蝠

这项研究是迄今规模最大的蝙蝠基因组与化石综合研究，建立这一数据库依靠的是数十年来从全球各地采集的样本，其中包括一些最罕见、最特殊的蝙蝠科属，它们生活在地球上最偏远的角落。

其中包括泰国和缅甸的大黄蜂蝙蝠，被普遍认为是地球上最小的哺乳动物；马达加斯加的吸盘足蝙蝠，它们的腕部和踝部长有吸盘，用来吸附在光滑的树叶上；还有新西兰仅有的本土哺乳动物之一——小短尾蝠（pekapeka），它靠折叠翅膀当“前腿”，在森林地面上“行走”。

Gemmell说，小短尾蝠的基因组测序能够完成，离不开Ngāti Rangi iwi（毛利部族）的支持。25多年前，一只死在该部族rohe（传统领地）内的蝙蝠尸体被保存在实验室冰箱中，Ngāti Rangi同意团队使用这份样本进行测序。

“我很高兴我们能利用这份陈年样本，在Genomics Aotearoa以及The Bioeconomy Science Institute、The Bragato Research Institute和奥克兰大学（University of Auckland）同事的支持下，做出了染色体级别、质量极高的测序结果，”Gemmell说。

虽然研究整体更侧重北半球蝙蝠，新西兰的pekapeka只占其中一小部分，但这个物种填补了蝙蝠家族树上关键的一环。“这次研究建立起的基因蓝图，应该能推动对这一物种的进一步研究，从而助力其未来的保育工作，”Gemmell说。

Bat1K是一项国际合作计划，致力于为所有现存蝙蝠物种生成并分析高质量参考基因组，本次研究是该项目第一阶段的成果。