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蝙蝠和鳥類翅膀的比較表明，它們的進化路徑截然不同

蝙蝠


蝙蝠和鳥類翅膀的比較表明，它們的進化路徑截然不同


與鳥類不同，蝙蝠的翅膀和腿的進化是緊密耦合的，這可能使它們無法像鳥類那樣占據盡可能多的生態位 。來源：Jason Koski/康奈爾大學
據康奈爾大學（Elodie Smith）：蝙蝠是非常多樣化的動物：它們可以爬到其他動物身上吸血 ， 從樹葉上摘下昆蟲，或者盤旋著喝熱帶花朵的花蜜，所有這些都需要獨特的翅膀設計 。
但是，為什么沒有像鴕鳥一樣不會飛的蝙蝠——沿著河岸涉水尋找像蒼鷺這樣的魚類的長腿生物——或者像流浪信天翁一樣在海上度過一生的蝙蝠呢？
研究人員可能剛剛找到了答案：與鳥類不同，蝙蝠的翅膀和腿的進化是緊密耦合的，這可能使它們無法像鳥類那樣占據盡可能多的生態位 。
獸醫學院生物醫學科學系助理教授Brandon Hedrick實驗室的博士后研究員Andrew Orkney說：“我們最初希望證實蝙蝠的進化與鳥類相似，它們的翅膀和腿是彼此獨立進化的 。我們發現的相反事實非常令人驚訝 。” 。
這兩位研究人員是11月1日發表在《自然生態與進化》雜志上的研究的共同通訊作者 。
由于腿和翅膀執行不同的功能 ， 研究人員以前認為脊椎動物的飛行起源需要前肢和后肢獨立進化，使它們更容易適應不同的任務 。比較蝙蝠和鳥類可以測試這一想法，因為它們沒有共同的飛行祖先，因此構成了研究飛行進化的獨立復制品 。
該團隊測量了來自世界各地的111種蝙蝠和149種鳥類的翅膀和腿骨 。他們的數據集包括博物館標本的X射線和康奈爾大學脊椎動物博物館儲存的蝙蝠標本新X射線的約三分之一 。
他們在蝙蝠和鳥類身上觀察到，一個物種翅膀（手爪、橈骨、肱骨）或一個物種腿（股骨和脛骨）內的骨骼形狀是相互關聯的——這意味著在一個肢體內 ， 骨骼是一起進化的 。然而，當觀察腿和翅膀之間的相關性時，結果是不同的：鳥類幾乎沒有相關性，而蝙蝠則表現出很強的相關性 。
這意味著，與鳥類相反，蝙蝠的前肢和后肢并不是獨立進化的：當翅膀形狀發生變化時——例如增加或縮小——腿的形狀也會朝著相同的方向變化 。
赫德里克說：“我們認為，翅膀和腿的耦合進化限制了蝙蝠適應新生態的能力 。” 。
該團隊的發現對翼龍的進化提出了質疑，翼龍是一種已滅絕的飛行爬行動物，其膜狀翅膀與蝙蝠相似 。奧克尼說：“翼龍比鳥類或蝙蝠更加多樣化 ， 從微小的食蟲動物到與恐龍相媲美的長頸鹿大小的歌利亞 ?！??！八鼈冞M化成功的秘訣是什么？”
在他們的發現之后，研究小組開始更深入地重新研究鳥類骨骼的進化 。
奧克尼說：“雖然我們證明了鳥類翅膀和腿的進化是獨立的，這似乎是它們進化成功的重要解釋 ， 但我們仍然不知道為什么鳥類能夠做到這一點，也不知道它在進化史上何時開始發生 ?！?br>這項研究的一些測量是在康奈爾生物技術研究所的成像設施進行的 。