吸血蝙蝠如何进化以充分利用它们的血腥饮食

即使以蝙蝠的标准来看，吸血蝙蝠也是一种相当不寻常的生物。

它们是唯一以血液为食的哺乳动物，这意味着它们的身体需要在许多方面适应这种具有挑战性的饮食。德国法兰克福 LOEWE 转化生物多样性基因组学中心的比较基因组学教授迈克尔·希勒说，吸血蝙蝠还拥有非常先进的社交技能。

希勒和他的同事正在研究使吸血蝙蝠繁衍生息的基因变化。他们分析了普通吸血蝙蝠和二十多种其他蝙蝠的基因组，并确定了 10 个在吸血蝙蝠中不再起作用的基因。研究小组于 3 月 25 日在《科学进展》杂志上报告称，这些基因变化中的一些可能有助于蝙蝠应对血液中的高铁含量，并有助于提高它们出色的认知能力。

“这些基因的缺失告诉我们很多有关吸血蝙蝠谱系过去自然选择的信息，”俄亥俄州立大学行为生态学家杰拉尔德·卡特（Gerald Carter）在一封电子邮件中表示，他没有参与这项新研究。“这些特征不仅仅与它们如何消化血液有关。它延伸到它们的行为方式，甚至它们的思维方式。”

希勒说，血液是一种“次优”食物来源，因为血液中近 80% 都是液体，其余大部分由蛋白质组成，脂肪和糖分极少。由于血液热量极低，吸血蝙蝠一顿饭必须吞下相当于其体重 1.4 倍的食物。

除了其他特殊能力外，吸血蝙蝠的鼻子周围有红外传感器，锋利无釉的门牙可以切开毫无防备的晚餐的皮肤，唾液中含有抗凝剂，可以在进食时保持血液流动。它们还擅长用肘部跳跃偷袭猎物，甚至可以奔跑和跳跃。“它们拥有非常出色的陆地运动技能，而其他蝙蝠的运动技能则要有限得多，”希勒说。

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由于饮食营养低，吸血蝙蝠很容易挨饿。吃饱的蝙蝠会定期与没能获得夜间食物的邻居分享反刍血液。“决定与谁分享血液主要取决于谁过去曾帮助过你，”希勒说。这意味着吸血蝙蝠可以识别它们的栖息地伙伴并记住它们过去的行为。它们还会形成持久的社会纽带；卡特和他的同事观察到，圈养的蝙蝠即使被释放后也会团结在一起。

希勒说，为了维持吸血蝙蝠的生活方式，吸血蝙蝠很可能以各种方式调整了它们的基因指令。他的团队专注于那些发生突变的基因，这些突变会破坏它们编码工作蛋白质的能力。通常，这些基因被灭活是因为它们对动物不再有用，而在其他情况下，失去一个基因实际上可以带来生存优势。

为了了解这些过程在吸血蝙蝠身上是如何发生的，研究人员对三种已知蝙蝠中的一种进行了基因组测序。然后，他们将其与已发表的 26 种其他蝙蝠的基因组进行了比较，寻找吸血蝙蝠身上缺失但其近亲和远亲身上存在的基因。

希勒说：“我们利用这个新基因组来探寻，在通往普通吸血蝙蝠的分支中，哪些基因被特别失活了。”他和同事们确定了吸血蝙蝠中 13 个基因的缺失，这些基因似乎与它们的独特特征有关。

此前已有三种报告称，吸血鬼的味觉与甜味和苦味感知有关，这表明吸血鬼的味觉很差。“如果你只以活体动物的血液为食，你就不必担心新口味的含义或食物变质，”卡特指出。

同样地，在 10 个新发现的基因丢失中，希勒说：“我们认为其中许多基因丢失的最简单解释可能就是人们所描述的‘用进废退’。”

吸血蝙蝠几乎不从食物中摄取任何糖分和脂肪，因此，参与处理这些营养物质的几种基因可能不再需要。与胃酸分泌有关的基因也不再需要。“它们的胃已经从像我们和​​其他蝙蝠一样分泌酸的消化器官转变为可膨胀的储存器官，”希勒说。吸血鬼喜欢在夜晚最黑暗的时候狩猎——它们甚至避开月光——因此，色觉所必需的基因可能也已过时。

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其他基因在消化蛋白质和对抗潜在危险微生物方面发挥着作用，但它们为何失活尚不清楚。希勒说，一种可能性是，免疫相关基因失去了其重要性，因为血液中存在的病原体与猎物动物其他组织中的病原体截然不同。

他说，最令人兴奋的是，在两个案例中，抛弃某种特定基因似乎直接帮助吸血蝙蝠适应了它们“非常特殊”的生活方式。

吸血蝙蝠消耗的铁量是人类的 800 倍，这可能会带来危险的后果。然而，研究人员发现一种基因缺失，可以让寿命短的肠道细胞在脱落到肠道并排出之前吸收更多的矿物质。这可以控制蝙蝠的铁含量。

另一个失活的基因编码一种酶，这种酶通常会分解胆固醇产生的分子。这种分子会刺激大脑中与学习、记忆和社会行为有关的部分。未来，研究人员计划测量这种酶的缺失是否会导致普通吸血蝙蝠体内胆固醇分子水平升高，这可能是它们某些社会习惯的基础。

该团队最近还对剩下的两种吸血蝙蝠物种的基因组进行了测序，并将详细比较所有三组遗传指令。尽管新发现强调了基因丢失可能是一种重要的进化机制，但希勒表示，这并不是全部。

“基因丢失只是基因组变化的一种，”他说。“有了新的基因组，我们现在想进行更全面的筛查，以更好地了解这些适应性变化的根源。”