蝙蝠和鳥類在進化道路上形成了迷人的對比，最近的研究發現，與四肢獨立進化的鳥類相比，蝙蝠的翅膀和腿是同步進化的，這限制了它們的生態作用。這項發現為鳥類佔據更廣泛生態位的原因提供了新的見解，並對其他飛行物種（如種類繁多的翼龍）的更廣泛影響提出了疑問。

與鳥類不同，蝙蝠翅膀和腿的演化是緊密結合在一起的，這可能使它們無法像鳥類一樣填補更多的生態位。 圖片來源：Jason Koski/康乃爾大學

蝙蝠和鳥類的獨特特徵

蝙蝠是一種非常多樣化的生物，它們能夠爬到動物身上吸血，從樹葉上抓取昆蟲，或盤旋在熱帶花朵上吮吸花蜜。 每種行為都依賴獨特的翅膀設計。但是，你有沒有想過，為什麼沒有像鴕鳥一樣不會飛的蝙蝠在河邊覓食，也沒有像信天翁一樣在大海上漫遊的蝙蝠呢？

科學家現在可能找到了答案： 與鳥類不同，蝙蝠在演化過程中翅膀和腿的發育緊密相連。 這種演化耦合很可能限制了它們像鳥類一樣適應各種生態角色的能力。

「我們最初期望證實蝙蝠的進化與鳥類相似，它們的翅膀和腿是獨立進化的。」獸醫學院生物醫學系助理教授布蘭登-赫德里克（Brandon Hedrick）實驗室的博士後研究員安德魯-奧克尼（Andrew Orkney）說：”我們發現的事實恰恰相反，這大大出乎我們的意料。”

兩位研究人員都是最近發表在《自然生態與演化》上的研究論文的共同通訊作者。

分析骨骼結構

由於腿和翅膀的功能不同，研究人員以前認為無脊椎動物的飛行起源需要前肢和後肢獨立進化，使它們更容易適應各自不同的任務。 對蝙蝠和鳥類進行比較可以檢驗這一觀點，因為它們沒有共同的飛行祖先，因此構成了研究飛行演化的獨立複製品。

研究團隊測量了世界各地111 種蝙蝠和149 種鳥類的翅膀和腿骨。 他們的資料集包括博物館標本的X 光片，以及康乃爾大學脊椎動物博物館儲存的蝙蝠標本約三分之一的新X 光片。

他們在蝙蝠和鳥類身上觀察到，一個物種的翅膀（手翅、橈骨、肱骨）或一條物種的腿（股骨和脛骨）的骨骼形狀是相關的–這意味著在一個肢體內，骨骼是一起進化的。 然而，當研究腿和翅膀之間的相關性時，結果卻不同：鳥類物種幾乎沒有相關性，而蝙蝠則顯示出強烈的相關性。

這說明，與鳥類相反，蝙蝠的前肢和後肢並不是獨立進化的： 當翅膀的形狀改變（例如增大或縮小）時，腿的形狀也會發生同方向的變化。

對翼龍多樣性的影響

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。”

研究團隊的發現提出了翼龍進化的問題，翼龍是一類已經滅絕的飛行爬行動物，擁有與蝙蝠類似的膜翼。奧克尼說：”翼龍的種類比鳥類和蝙蝠都要多得多，從微小的食蟲動物到長頸鹿大小的巨獸，它們的體型可以與恐龍媲美。它們進化成功的秘訣是什麼？ “

發現鳥類骨骼後，研究團隊開始重新深入研究鳥類骨骼的演化。

“雖然我們證明了鳥類翅膀和腿的進化是獨立的，而且這似乎是它們進化成功的一個重要解釋，”奧克尼說，”但我們仍然不知道為什麼鳥類能夠做到這一點，也不知道在它們的演化史上這是什麼時候開始出現的。

編譯自/ scitechdaily