这是普林斯顿领导的生物学家团队的有趣发现，最近在《科学进展》杂志上有详细介绍。换句话说，当七种已知的飞行哺乳动物进化出飞行时——生态学家称之为“趋同进化”的现象——它们回收了自恐龙在地球上漫游以来它们 DNA 中的一些相同基因部分。

蜜袋鼯（左）和微型蝙蝠（右）的亲缘关系与地球上任何两种哺乳动物的亲缘关系都差不多，但它们的翼瓣有一些共同的遗传成分。

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研究人员调查了两种小型哺乳动物的翅膀襟翼是如何发育的，这两种哺乳动物是有袋糖滑翔机 ( Petaurus breviceps ) 和一种微型蝙蝠：Seba 的短尾蝙蝠 ( Carollia perspicillata )。生物学家在蜜袋鼯和蝙蝠中发现了驱动这种皮瓣形成的基因网络，可能还有其他会飞的哺乳动物。

“在会飞的哺乳动物中，蜜袋鼯和蝙蝠的亲缘关系是最远的，”这篇新论文的第一作者、普林斯顿大学 Ricardo Mallarino 实验室的前博士后 Charles Feigin说。“它们也有非常不同的飞行机制，再加上所有其他飞行哺乳动物与其中一种哺乳动物的关系更为密切，所以我们有充分的理由怀疑它们都有类似的机制在起作用。”

飞行中的蜜袋鼯（左）和小蝙蝠（右）。

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Mallarino 的实验室专注于多样性的起源。“如果你回到达尔文的时代，他对我们如何以及为什么拥有生物多样性着迷，”生态学和进化生物学相关教员的分子生物学助理教授 Mallarino 说。

“在过去的几十年里，生物学界很好地理解了原因：动物或植物的特征与其环境之间存在着非常密切的关系。因此，例如，自然选择推动了一定大小的喙的进化，使鸟类能够压碎种子。但是一只鸟实际上是如何获得更大或更小的喙的呢？我们的实验室从另一个角度研究多样性：在分子水平上，这些事情是如何发生的？”

蜜袋鼯是原产于新几内亚和澳大利亚的小型夜间飞行有袋动物，与袋鼠的关系比与飞鼠的长相相似的远亲关系更密切。Feigin 说，与袋鼠一样，糖鼯仍会生下仍处于发育早期的幼崽，这为观察发育提供了难得的机会。Feigin 现在是墨尔本大学有袋类动物发育专业的研究员。普林斯顿领导的团队在他们的研究中结合了许多技术，包括 DNA 和 RNA 测序。

“即使在 10 年前，你也无法轻易地对这样的物种进行测序；这仅限于人类或老鼠，否则它会花费一大笔钱，”Mallarino 说。“现在，因为这些工具已经取得了很大进步，我们可以很容易地对基因组进行测序——即使是哺乳动物基因组，它往往非常大。”

他们发现，翼骨生长的一个关键基因——Wnt5a——也与老鼠耳朵的皮肤增厚有关，这表明这种遗传工具包在适应飞行之前可能还发挥了其他作用。

“进化是经济的；它使用它拥有的东西，”Mallarino 说。“它没有进化出完全不同的途径来制造飞行结构，而是使用手边的分子，这些分子存在于生活在这个星球上的所有哺乳动物中。我认为这就是为什么我们一直看到我们称之为趋同进化的原因：相同的基因不断出现。它们以不同的方式工作，并且以不同的方式与其他基因整合——蝙蝠的翼骨与滑翔机的翼骨完全不同——但你使用相同的基因，因为它就在眼前。我认为这就是进化之美。”

研究小组的其他普林斯顿成员是研究生 Jorge Moreno；研究专家 Sarah Mereby；当时是 2021 届本科生 Ares Alivisatos；Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics 的高通量测序和微阵列设施主任 Wei Wang。

“哺乳动物飞行膜进化过程中祖先功能的聚合部署”，作者：Charles Y. Feigin、Jorge A. Moreno、Raul Ramos、Sarah A. Mereby、Ares Alivisatos、Wei Wang、Renée Van Amerongen、Jasmin Camacho、John J. Rasweiler IV、Richard R. Behringer、Bruce Ostrow、Maksim V. Plikus 和 Ricardo Mallarino 发表在 2023 年 3 月的《科学进展》杂志上 (DOI: 10.1126/sciadv.ade7511 )。该研究得到了美国国立卫生研究院（R35GM133758、F32 GM139240-01、U01-AR073159、R01-AR079150 和 P30-AR075047）、LEO 基金会（LF-AW-RAM-19-400008 和 LF-OC- 20-000611)、WM Keck 基金会 (WMKF-5634988) 和国家科学基金会 (DMS1951144)