為何蝙蝠的翅膀不像鳥類那樣多樣化？

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蝙蝠和鳥類的翅膀雖然都能助其翱翔天空，但其演化過程卻大不相同。最新研究發現，蝙蝠翅膀與腿部的演化是緊密相關的，這可能限制了牠們像鳥類一樣廣泛適應各種生態環境的能力。

蝙蝠是一群多樣性極高的動物，無論是爬上其他動物吸血、從樹葉間捕捉昆蟲，還是像蜂鳥一樣盤旋於熱帶花朵間吸食花蜜，蝙蝠都能依賴不同形態的翅膀來完成這些行為。然而，為何我們從未見過像鴕鳥那樣無法飛行、而在地面奔跑的蝙蝠，或像信天翁般長期生活於海洋上的蝙蝠呢？




與鳥類不同，蝙蝠的翅膀與腿的演化是密切相關的，這可能限制了牠們在生態位上的多樣性發展。圖片來源：康奈爾大學 Jason Koski


康奈爾大學的研究團隊或許找到了答案。他們發現，與鳥類不同，蝙蝠翅膀與腿部的演化是相互聯繫的，這使它們難以像鳥類那樣適應多樣的生態角色。

研究人員原本預期蝙蝠的演化過程會與鳥類相似，即翅膀與腿部會獨立演化，從而更靈活地適應各自的功能需求。但結果大相逕庭，這一發現令研究團隊感到相當驚訝。該研究由康奈爾大學生物醫學科學系助理教授Brandon Hedrick和博士後研究員Andrew Orkney共同完成，並於11月1日發表於《自然生態與演化》期刊上。

研究團隊測量了來自世界各地111種蝙蝠和149種鳥類的翅膀與腿骨的長度，數據來源包括博物館的標本X光影像，部分標本來自康奈爾大學脊椎動物博物館。研究顯示，無論是蝙蝠還是鳥類，同一物種中，翅膀內的骨骼（如指骨、橈骨、肱骨）或腿部內的骨骼（如股骨、脛骨）形狀之間都有著高度相關性。然而，當比較翅膀與腿部之間的相關性時，鳥類幾乎沒有關聯，而蝙蝠的關聯性卻非常強。



受限與腿部結構的關聯



鳥類的翅膀與腿是獨立演化的，而蝙蝠的翅膀和腿的比例則是相互整合的。來源：Nature Ecology & Evolution (2024)


這意味著，蝙蝠的前肢（翅膀）與後肢（腿部）並未像鳥類那樣獨立演化，而是聯動變化的。例如，當蝙蝠的翅膀形狀發生改變時，其腿部也會相應地改變，這限制了它們適應新環境的能力。相比之下，鳥類翅膀和腿部的獨立演化，可能正是它們能夠在各種生態中大放異彩的原因。

這項研究結果也讓人不禁想起翼龍這類已滅絕的飛行爬行動物。翼龍擁有類似蝙蝠的膜質翅膀，並且其形態上更加多樣，從捕食昆蟲的小型物種到與恐龍體型相當的巨型物種應有盡有。研究人員提出疑問：「翼龍演化的成功秘訣究竟是什麼？」

隨著這項新發現，研究團隊開始重新深入研究鳥類骨骼的演化過程。雖然他們證明了鳥類翅膀與腿部的演化是相互獨立的，並且這可能是鳥類演化成功的重要原因之一，但究竟鳥類為何能達到這種獨立性，以及這種獨立演化是在何時發生的，仍有待進一步探索。



資料來源 : 明日科學
https://tomorrowsci.com/animals/20241105_01/