Nature封面文章 | 梁妍等开展迄今最大规模蝙蝠基因组与化石研究，重绘蝙蝠生命之树：蝙蝠或起源于欧洲|化石研究|哺乳动物|梁妍|生命之树|类群|蝙蝠

2026年9月23日，由都柏林大学学院及英国维康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）的Emma Teeling教授等团队共同主导开展的Bat1K国际合作研究在Nature上发表，并入选10月1日刊封面文章，题为Reference genomes and fossils revise bat family phylogeny and biogeography。该研究是迄今规模最大的蝙蝠基因组与化石综合研究，结果显示现代蝙蝠的共同祖先很可能约在6500万年前起源于欧洲，随后扩散至世界各地。研究同时重建了蝙蝠主要类群之间的系统演化关系，并表明飞行和回声定位这两项蝙蝠最具代表性的特征，很可能在演化早期便已出现。

这项由国际联盟Bat1K开展的研究分析了103种蝙蝠的高质量基因组，并整合44个化石类群的数据，覆盖现存全部21个蝙蝠科，代表了迄今规模最大的蝙蝠基因组与化石综合研究。研究由来自全球64个国家和地区的137名科研人员共同完成。

研究还将现生物种的基因组信息与化石证据结合，对蝙蝠的起源时间和地点进行联合推断。论文共同通讯作者之一、美国石溪大学( Stony Brook University)Liliana M. Dávalos教授表示：“我们采用的方法能够将化石物种和现生物种的演化共同纳入模型，在结合基因组数据的同时识别最古老的化石蝙蝠类群，并进一步揭示蝙蝠在何时、何地起源——这是其他方法难以做到的。”

这一分析支持蝙蝠约在6500万年前起源于欧洲，推翻了此前关于其起源于亚洲、非洲或北美的多种假说。其早期后代随后扩散至非洲，并以欧洲— 非洲为重要的演化与扩散中心，进一步进入亚洲、美洲和澳大利亚。

为什么蝙蝠的生命之树长期难以解析？

蝙蝠是哺乳动物中物种最丰富、生态和形态多样性最显著的类群之一，但其演化历史长期存在争议。

过去，不同基因、不同染色体区域往往支持彼此冲突的系统发育关系。此次研究显示，蝙蝠基因组实际上保存着一个由多种演化历史共同组成的“嵌合体”：不同基因组区域记录了不同的谱系关系。

这种复杂模式与蝙蝠演化早期不同谱系之间发生过广泛的古老基因交流相吻合。研究团队进一步发现，X染色体上的一个区域保存了能够帮助解析真实物种关系的关键信号，成为解决长期系统发育冲突的重要线索。

“经过数十年的研究和彼此冲突的结果，我们现在终于拥有了一棵更加稳健的系统发育树，可以用它真正理解蝙蝠独特性状是如何演化出来的。”Bat1K项目联合创始人、论文通讯作者之一、都柏林大学学院Emma Teeling教授表示，“与此同时，我们也拥有了能够进一步探索这些惊人适应性分子基础的基因组资源，并能够确定关键化石在这棵演化树中的位置。”

论文共同作者之一、英国维康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）的博士后研究员梁妍博士表示：“这项研究的重要亮点之一，是把过去较少被关注的基因组区域——也就是所谓的‘暗基因组’——带到聚光灯下，并证明这些常被忽略的区域同样保存着强有力的演化信号，可以帮助我们从新的角度理解蝙蝠的系统发育关系。这样的大型国际合作，也让我们能够整合来自不同团队的基因组资源和专业知识，去回答那些仅靠单个研究团队很难解决的大尺度演化问题。”

从“凹脸蝙蝠”到“吸盘足蝙蝠”

为了构建这一独特的数据集，研究团队整合了近三十年来从全球不同国家和地区采集的蝙蝠样本，其中包括多个稀有而独特的蝙蝠类群。例如，分布于泰国和缅甸的“凹脸蝙蝠”（bumblebee bat）被广泛认为是世界上体型最小的哺乳动物之一；马达加斯加的吸盘足蝙蝠（sucker-footed bat）在腕部和踝部具有特殊吸附结构，可以附着在光滑的植物叶片上；新西兰的小短尾蝙蝠（lesser short-tailed bat）则能够将折叠的翅膀作为前肢，在森林地面行走。

研究团队构建了迄今规模最大的高质量蝙蝠基因组数据集，覆盖 103个物种和目前公认的全部21个蝙蝠科。论文共同通讯作者之一、德国森肯贝格研究所（Senckenberg Research Institute）的Michael Hiller教授表示，团队结合先进的DNA 测序和计算方法，对这些基因组进行构建和比较，并系统识别其中的基因组成。

这些来自世界各地、横跨蝙蝠全部主要谱系的高质量基因组，使研究人员得以首次在接近整个蝙蝠演化树的尺度上系统比较其基因组演化。

Bat1K 联合创始人、论文共同通讯作者之一、圣安德鲁斯大学Sonja Vernes教授表示：“蝙蝠总能给我们带来新的惊喜，它们堪称演化最非凡的‘实验’之一。这一重要的基因组资源凝聚了 Bat1K 多年国际合作的成果，也终于让我们能够进一步理解这些独特生物学特征是如何演化而来的。 ”

飞行和回声定位可能在蝙蝠演化早期便已出现

化石证据还帮助研究人员回答了另一个长期悬而未决的问题：蝙蝠何时开始使用回声定位？

研究将化石蝙蝠Vielasia放置在蝙蝠演化树最早分化的支系之中。这一结果支持回声定位早于现代蝙蝠主要谱系的分化。

换句话说，蝙蝠最具代表性的两项能力——飞行和回声定位——可能都在这一类群形成之初便已经出现。这些关键创新很可能为蝙蝠随后约6500万年的扩散和多样化奠定了基础。

重建蝙蝠共同祖先的基因组

研究团队还重建了所有现生蝙蝠共同祖先的基因组特征，为理解最早具有飞行能力的哺乳动物基因组可能呈现怎样的结构提供了初步图景。

研究共分析103种蝙蝠，其中包括42个新组装的染色体水平基因组，代表41个物种，其中26个实现了单倍型分型。研究团队还重建了蝙蝠共同祖先的26条染色体，并系统分析了包括microRNA、转座元件以及多种类型基因组变异在内的大量基因组特征。

论文共同通讯作者之一、美国得克萨斯理工大学（ Texas Tech University）David Ray教授表示：“这一资源使科研人员能够研究不同尺度的基因组变异——从单个碱基的变化，到某一谱系中缺失、而在另一谱系中存在的数百甚至数千个碱基——并进一步探索这些变化如何塑造了今天如此丰富多样的蝙蝠，以及它们独特性状的起源。 ”

一个新的蝙蝠演化框架

这项研究还改变了人们对部分蝙蝠类群关系和生物地理历史的理解。

例如，研究发现，马达加斯加特有的吸盘足蝙蝠与广泛分布于全球的Vespertilionoidea总科关系更近，而并非此前认为的与包含新西兰和南美特有科的另一类群关系更近。

综合基因组、形态学和化石证据后，研究团队建立了一个更加稳健的蝙蝠演化框架。对于拥有飞行、回声定位、异常长寿和特殊疾病抵抗能力的蝙蝠而言，这意味着研究者如今不仅拥有一棵更加可靠的生命之树，也拥有了一张可以进一步追踪这些独特性状遗传基础的“基因组地图”。这一资源未来有望帮助研究者进一步解析蝙蝠长寿、免疫和疾病耐受等性状的分子基础，并为人类衰老、免疫和疾病研究提供新的比较视角。

研究亮点