蝙蝠狩猎能力的秘密就藏在它们的耳朵里

蝙蝠是声音探测的高手——这很大程度上与它们那可爱的大耳朵的力学和结构有关。科学家今天在《自然》杂志上报道说，一组独特的内耳特征可能解释了一群蝙蝠如何进化出复杂的回声定位策略，从而使它们能够在除南极洲以外的所有大陆上繁衍生息。

研究人员检查了 39 种蝙蝠的头骨，它们来自两个主要群体，即 Yinpterochiroptera 和 Yangochiroptera。他们发现，Yangochiropterans（包括大多数蝙蝠科和 82% 的回声定位物种）的内耳不同于任何其他哺乳动物。这些蝙蝠的内耳有额外的耳蜗空间和更多的神经元，这可能有助于它们在广泛的环境中捕猎。

“我们推测，它使得扬子蝠科蝙蝠能够发出非常复杂的回声定位叫声，这也是它们闻名的原因，”芝加哥菲尔德自然历史博物馆哺乳动物馆长、这项研究的共同作者布鲁斯·帕特森说。

蝙蝠传统上分为两类，即大蝙蝠和小蝙蝠。大蝙蝠包括狐蝠，它们通常通过视觉和嗅觉寻找水果和花蜜，尽管有些也使用舌头发出的咔嗒声作为回声定位信号。小蝙蝠包括一种使用喉部发出的声音进行回声定位的蝙蝠，称为喉回声定位。小蝙蝠主要以昆虫（包括农业害虫）和其他小动物为食。

然而，自 2000 年以来，基因证据表明，其中一些回声定位器实际上与大蝙蝠的关系比与其他小蝙蝠的关系更密切。这促使研究人员提出了两个新的群体。狐蝠目蝙蝠栖息在东半球，包括狐蝠以及马蹄蝙蝠和鼠尾蝙蝠等其他一些蝙蝠科。相比之下，全世界发现了 938 种狐蝠目蝙蝠。它们包括无尾蝙蝠、吸血蝙蝠、鬼脸蝙蝠、大棕蝙蝠和广受欢迎的魅力洪都拉斯白蝙蝠。

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这些蝙蝠中发现的各种各样的适应性阻碍了科学家寻找可以区分洋蝙蝠和阴翼蝙蝠的解剖学特征。“大多数多样性都存在于洋蝙蝠中，”帕特森说。“因此，找到将它们联系在一起的东西就像大海捞针，但这套内耳特征似乎正是如此。”

他与同事们对现存蝙蝠 21 个科中的 19 个科的头骨进行了研究。研究小组利用 CT 扫描技术查看这些微小头骨的内部，并在显微镜下检查内耳结构的精细横截面。

自侏罗纪时代以来，哺乳动物的蜗牛壳状耳蜗内就拥有独特的内耳结构排列。一簇称为神经节的神经元细胞体将毛细胞接收到的神经脉冲传输到大脑。神经节包含在厚厚的骨壁中，骨壁上有许多小孔，神经纤维可以通过这些小孔穿过。

但在扬子翼龙中，情况看起来有点不同。“当你沿着这个螺旋上升时，墙壁就会打开，”帕特森说。在一些蝙蝠中，微小的孔隙变成了“更大的窗口”，允许大神经束通过。最终，帕特森说，“墙壁就消失了，神经节实际上会从神经节管中脱落。”在其他扬子翼龙中，整个神经节管都没有骨壁。因此，蝙蝠可以容纳更多的神经元来接收传入的听觉信号。

帕特森说，这表明“由于不受骨管限制，神经节尺寸更大，神经纤维束更紧密，所以扬子蝙蝠的多样性呈爆炸式增长。”

在银翼蝙蝠中，会回声定位的物种会以恒定频率发出一连串声脉冲。帕特森说，这种回声定位非常适合寻找在树叶和其他杂物上奔跑的昆虫，但对露天狩猎没有多大帮助。银翼蝙蝠会以较长的间隔发出回声定位叫声，一开始是高频，然后下降到较低的频率。这些叫声有效地为飞行哺乳动物提供了更强大的“闪光灯光束”，可以传播得更远，并可以收集有关周围环境的更多不同信息。

这一策略可以适应更广泛的条件。“这对蝙蝠来说是一种适应性突破，因为它让它们能够掌控夜空，不再只关注灌木丛，”帕特森说。

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加拿大安大略省伦敦西部大学的生物学家 M. Brock Fenton 在发表于《自然》杂志同一期的一篇短文中写道，研究结果表明，随着时间的推移，银翼蝙蝠特有的壁状耳道逐渐转变，形成了银翼蝙蝠独特的内耳结构。这支持了以下观点：回声定位在这种分化之前就出现了，而这种技能后来在某些银翼蝙蝠中消失了。

未参与此项研究的都柏林大学学院教授兼蝙蝠生物学家艾玛·蒂林 (Emma Teeling) 在一封电子邮件中写道：“这是在蝙蝠身上发现的一个令人兴奋的哺乳动物新特性，它可用于阐明哺乳动物喉部回声定位的进化过程，解决长期存在的进化争论。”

有趣的是，研究人员发现了两种扬子蝙蝠，与它们的近亲不同，它们的耳蜗有厚厚的骨壁，贯穿整个耳蜗。目前尚不清楚这种进化逆转的原因，但帕特森怀疑这与蝙蝠高度专业化的狩猎策略有关，这种策略包括掠过水面，用脚抓取小鱼或昆虫。

他说，这一观察强调了一个事实，即关于这两组蝙蝠的回声定位如何进化的许多问题仍有待研究。