几十年来，研究人员一直在争论蝙蝠最初出现在哪里。非洲、亚洲和北美洲都曾被提议为可能的发源地。
现在，来自64个国家的137名研究人员组成的国际团队将现存每个蝙蝠科的基因组数据与古代化石证据相结合，重建了世界上唯一能够真正动力飞行的哺乳动物的进化史。这项工作是通过Bat1K联盟进行的，该联盟致力于对所有现存蝙蝠物种的基因组进行测序，由都柏林大学（UCD）教授艾玛·蒂林（Emma Teeling）共同创立。
新的蝙蝠家谱
这项发表在《自然》（Nature）杂志上的研究检查了103个蝙蝠基因组，包括42个新生成的染色体级别组装，涵盖了所有21个已确认的蝙蝠科。研究人员还整合了44种蝙蝠化石的证据。
这些数据综合起来，为科学家们提供了一幅更JianCe的图景，展示了蝙蝠是如何出现并在全球扩散的。
结果表明，蝙蝠最初在晚古新世时期的欧洲进化。它们的后代随后迁徙到了非洲。
随着蝙蝠继续多样化，不同的群体扩展到了美洲、亚洲和澳大利亚。随着时间的推移，这些迁徙产生了今天在世界各地发现的主要蝙蝠谱系。
为什么蝙蝠如此独特
蝙蝠是地球上最独特的哺乳动物之一。它们是唯一能够持续动力飞行的哺乳动物，并且大多数物种能够在黑暗中利用声音导航和捕猎。
它们还约占所有现存哺乳动物的五分之一，并在世界各地发挥着重要的生态作用。
许多蝙蝠物种对疾病具有异常的抵抗力，并且寿命比其他体型相似的哺乳动物长得多。即便如此，科学家们仍花了数十年时间试图解决关于蝙蝠如何进化以及其最不寻常的特征如何发展等基本问题。
“这非常了不起，经过几十年的研究和相互矛盾的发现，我们终于有了一棵稳健的系统发育树，我们现在可以用它来正确理解蝙蝠的独特特征是如何以及在何处进化的，”主要资深作者、Bat1K联合创始人兼主任、都柏林大学生物与环境科学学院教授艾玛·蒂林说。
“我们还拥有基因组来揭示这些壮观的哺乳动物适应性背后的分子基础，并知道化石蝙蝠在这棵树上的位置。”
同样来自都柏林大学生物与环境科学学院的助理教授格雷厄姆·休斯（Graham Hughes）和黄子霞（Zixia Huang）也通过国际Bat1K联盟为该项目做出了贡献。
飞行和回声定位出现得很早
研究结果还为蝙蝠两个决定性特征——动力飞行和回声定位——的起源提供了新线索。
“由于蝙蝠是已知唯一进化出真正动力飞行的哺乳动物，我们的发现表明欧洲是哺乳动物动力飞行最可能首次进化的地方，”蒂林教授补充道。
研究人员还分析了蝙蝠化石Vielasia，它位于蝙蝠家谱最古老的分支上。该化石表明，回声定位在蝙蝠进化的初期就已经出现了。
综合来看，证据表明动力飞行和回声定位都在现代蝙蝠群体开始多样化之前就已经出现。这些能力可能帮助蝙蝠取得了非凡的进化成功。
“我们将化石和现存物种的进化放在一起建模的方法，做到了其他方法做不到的事情——在考虑基因组数据的同时，识别出最古老的蝙蝠化石群体，并揭示蝙蝠起源的时间和地点，”资深作者、石溪大学教授莉莉安娜·M·达瓦洛斯（Liliana M. Dávalos）说。
重建古代蝙蝠基因组
研究人员还通过计算方法重建了所有现存蝙蝠共同拥有的古代祖先的基因组。
这一重建为了解最早飞行哺乳动物之一的基因组成提供了一瞥，并为研究蝙蝠如何发展出其异常的多样性创造了新资源。
科学家们现在可以使用该数据集来研究与飞行、回声定位、长寿和抗病性相关的基因变化。它还可能帮助研究人员理解为什么许多蝙蝠对疾病具有异常的抵抗力，并且相对于其体型而言寿命极长。
“我们结合了最先进的DNA测序和计算方法来生成和比较这些基因组，并识别它们包含的基因，”资深作者、法兰克福森肯伯格研究所教授迈克尔·希勒（Michael Hiller）说。
这一基因组资源最终可能有助于涉及衰老、免疫和抗病性的人类研究。
“蝙蝠不断给我们带来惊喜。它们是进化中最伟大的实验之一，”资深作者、圣安德鲁斯大学教授兼Bat1K联合创始人主任索尼娅·韦尔内斯（Sonja Vernes）说。
“这一非凡的基因组资源是Bat1K多年国际合作的结果，它终于使我们能够了解它们非凡的生物学特性是如何进化而来的。”
“这个面向科学界的资源使他们能够研究不同类型的基因组变异，从单碱基变化到一个谱系中缺失而另一个谱系中存在的数百或数千个碱基，正是这些变异产生了我们与之共享地球的巨大多样化的蝙蝠，以及它们独特特征的起源，”资深作者、德克萨斯理工大学教授大卫·雷（David Ray）补充道。
来自世界各地的数十年样本
该项目是迄今为止结合蝙蝠基因组和化石的最大规模研究。它利用了数十年间从全球蝙蝠身上收集的样本，包括仅在偏远地区发现的稀有物种。
除了确定蝙蝠可能的地理起源外，该分析还解决了关于不同蝙蝠科之间亲缘关系的几个长期分歧。一些结果揭示了不同寻常的蝙蝠群体之间意想不到的进化联系。
“这个数据集代表了世界各地现场研究人员数十年的工作，他们从一些最偏远的地方（从新西兰到马达加斯加）收集样本，”蒂林教授说。
“如果没有这些研究人员的奉献和合作，通过Bat1K联盟共同努力将这些样本汇集在一起，让我们能够讲述这些非凡飞行哺乳动物的进化史，这一切都不可能实现。”
X染色体帮助解决了一场长期争论
重建蝙蝠家谱特别困难，因为蝙蝠基因组的不同部分可能保留关于其进化历史的相互矛盾的信号。
一个可能的原因是早期的蝙蝠谱系之间交换了基因。结果，基因组的一个部分可能提示一套进化关系，而另一个部分则指向不同的模式。
然而，研究人员发现，X染色体的一部分保留了蝙蝠群体之间潜在关系的特别JianCe的记录。
该信号帮助团队解决了数十年来一直存在争议的进化树问题。
该研究部分得到了欧洲研究委员会、爱尔兰科学基金会和爱尔兰研究委员会以及国际合作伙伴的支持。