科技日報記者 趙漢斌
回聲定位是哺乳動物趨同進化的經典范例。記者2日從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所施鵬研究員團隊與劉振研究員團隊合作，首次從表觀遺傳調控層面揭示了不同回聲定位哺乳動物海馬腦區存在的分子趨同機制，為理解這一復雜行為的進化起源提供新視角。該研究成果在線發表于英文期刊《科學中國·生命科學》。
在漫長歷史中，至少有蝙蝠、齒鯨、豬尾鼠等5個遠緣哺乳動物類群獨立形成了回聲定位的本領。這種能力依賴聽覺系統和神經處理機制，展現出驚人的功能相似性，是研究自然選擇如何重復塑造復雜性狀的理想模型。
施鵬、劉振等人創新性整合染色質可及性測序、轉錄組測序和透射電鏡等技術手段，系統比較中華菊頭蝠、普通長翼蝠等回聲定位蝙蝠與大婁山豬尾鼠的海馬區基因調控特征。研究發現，這些物種海馬區存在222個共享開放染色質區域，數量顯著高于隨機預期。共享區域在回聲定位物種中促進形成更復雜基因調控網絡，與突觸可塑性相關通路密切相關。透射電鏡觀察結果顯示，豬尾鼠海馬區突觸密度和線粒體密度顯著高于實驗室小鼠，與基因調控網絡預測功能強化一致。研究還發現傳統聽覺相關基因在海馬區調控網絡中異常活躍，可能參與空間定位等功能構建。
此項研究，還突破了傳統研究主要關注蛋白質編碼基因趨同進化的局限，證實非編碼調控區域的進化重復性同樣是行為趨同的關鍵驅動力；另一方面確立了豬尾鼠這一新型模式動物類群的研究價值，其與實驗室小鼠相近的遺傳背景為未來深入解析回聲定位的神經機制提供了理想平臺。這一重要成果，不僅為理解復雜性狀的進化機制提供了新范式，也為未來揭示回聲定位的神經編碼原理和演化規律奠定了重要基礎。
