通过分析从花蜜到血液的各种蝙蝠的头骨,来自美国和伦敦帝国理工学院的研究人员已经确定了蝙蝠如何调整其发育以适应不同的饮食。
发表在“发育动力学”杂志上的这些见解可以表明哺乳动物整体如何进化饮食和专门头骨的多样性。
基于声波,许多蝙蝠群使用回声定位捕杀昆虫。但是中美洲和加勒比地区的一组蝙蝠,被称为新世界的叶蝙蝠,已经进化出各种各样的饮食,并且有头骨和牙齿匹配。
例如,该组中的一些物种已经进化出非常长的口鼻以花蜜为食,而其他物种则进化为非常平坦的脸以吃大果实。有些物种进化出了头骨和牙齿,使它们能够捕捉和吃掉小型鸟类和老鼠,其他物种能够钻进哺乳动物皮肤并喝血。
这种多样性反映了整个哺乳动物身上看到的特殊饮食(和头骨)的范围 - 例如吃水果的蝙蝠面孔类似于灵长类动物,而吃鸟和啮齿动物的蝙蝠面孔类似于狼和其他食肉动物。
然而,法国博物学家和古生物学的创始人Georges Cuvier已经在十八世纪认识到,同一群哺乳动物(例如食肉动物或啮齿动物)的成员往往具有非常相似的解剖学特征,特别是在他们的头骨和牙齿中。在哺乳动物中,每个主要群体通常都有一个专业化 - 例如所有灵长类动物都有平面 - 而所有这些多样性都包含在新世界叶鼻蝙蝠的一组中。
这使得这些蝙蝠成为研究哺乳动物整体进化的理想模型。虽然蝙蝠仍然密切相关,仅在过去的1500万至2000万年间进化,但哺乳动物在它们最初进化的不久之后,在1亿到1亿2千万年前,已经多样化为不同的群体。
资深作者,来自帝国生命科学系和伦敦自然历史博物馆的Arkhat Abzhanov博士说:“这些蝙蝠可以让我们知道早期的哺乳动物多样性如何进化,而不必比较狗,鲸鱼和猴子,而是通过比较相对密切相关的物种。
“通过我们的研究,我们发现在蝙蝠的胚胎和幼年发育期间观察到的差异可以解释他们的成人专业面孔。这使他们成为进一步,更详细研究的优秀团体。”
由Abzhanov博士领导的研究小组,包括哈佛大学,耶鲁大学和美国自然历史博物馆的成员,调查了成年,幼年和胚胎蝙蝠的头骨。
他们使用高分辨率微型CT扫描来捕捉3D颅骨形状,他们检查了不同物种头骨的每个组成部分之间的差异,例如颌骨和牙齿的相对大小和形状。
他们发现,对于高度专业化的头骨,例如用于喂食花蜜或血液的头骨,称为异步的过程强烈影响了它们的发育。异时性是指发育速度的变化,或发育过程中重要步骤的时间和顺序,而动物仍在成长为胚胎和少年。
例如,与祖先昆虫喂养蝙蝠中的正常时间相比,在开发后期形成了长的喂食花蜜蝙蝠的鼻子,因为鼻形成阶段大大延长。吃水果的蝙蝠通过加速通过相同的发育阶段进化出他们独特的灵长类动物的面孔。
Abzhanov博士补充说:“有趣的是,它们作为胚胎和青少年的发展密切跟踪了它们共同祖先的预测进化变化。这种被称为重演的现象应该让我们能够发现一些潜在的遗传机制,对于蝙蝠和潜在的哺乳动物来说。整个。”