Летучие мыши — невероятно разнообразные животные: они могут забираться на других животных, чтобы пить их кровь, срывать насекомых с листьев или зависать в воздухе, чтобы пить нектар из тропических цветов, и для всего этого требуется особая конструкция крыльев.
Но почему нет нелетающих летучих мышей, которые ведут себя как страусы — длинноногие существа, которые бродят по берегам рек в поисках рыбы, как цапли, — или летучих мышей, которые проводят свою жизнь в море, как странствующий альбатрос?
Исследователи, возможно, только что нашли ответ: в отличие от птиц, эволюция крыльев и ног летучих мышей тесно связана, что могло помешать им занять столько же экологических ниш, сколько птицы.
«Изначально мы ожидали подтверждения того, что эволюция летучих мышей похожа на эволюцию птиц, и что их крылья и ноги развиваются независимо друг от друга. Тот факт, что мы обнаружили обратное, был весьма неожиданным», — сказал Эндрю Оркни, научный сотрудник в лаборатории Брэндона Хедрика, доцента кафедры биомедицинских наук в Колледже ветеринарной медицины.
Оба исследователя являются соавторами исследования, опубликованного 1 ноября в журнале Nature Ecology and Evolution .
Поскольку ноги и крылья выполняют разные функции, исследователи ранее считали, что возникновение полета у позвоночных требовало независимой эволюции передних и задних конечностей, что позволяло им легче адаптироваться к своим различным задачам. Сравнение летучих мышей и птиц позволяет проверить эту идею, поскольку у них нет общего летающего предка и, следовательно, они представляют собой независимые реплики для изучения эволюции полета.
Команда измерила кости крыльев и ног 111 видов летучих мышей и 149 видов птиц со всего мира. Их набор данных включал рентгеновские снимки музейных образцов и около трети новых рентгеновских снимков образцов летучих мышей, хранящихся в Музее позвоночных Корнеллского университета.
Они наблюдали как у летучих мышей, так и у птиц, что форма костей в крыле вида (кисть, лучевая кость, плечевая кость) или в ноге вида (бедренная и большая берцовая кость) коррелируют, то есть в конечности кости развиваются вместе. Однако, если посмотреть на корреляцию между ногами и крыльями, результаты будут разными: виды птиц показывают слабую или никакую корреляцию, тогда как летучие мыши показывают сильную корреляцию.
Это означает, что, в отличие от птиц, передние и задние конечности летучих мышей не эволюционировали независимо: когда меняется форма крыла — например, увеличивается или уменьшается — форма ноги меняется в том же направлении.
«Мы предполагаем, что сопряженная эволюция крыльев и ног ограничивает способность летучих мышей адаптироваться к новым экологическим условиям», — сказал Хедрик.
Результаты работы команды поднимают вопросы об эволюции птерозавров, вымершей группы летающих рептилий, имевших перепончатые крылья, похожие на крылья летучих мышей. «Птерозавры были намного более разнообразны, чем птицы или летучие мыши, от крошечных насекомоядных до гигантов размером с жирафа, которые соперничали с динозаврами», — сказал Оркни. «В чем секрет их эволюционного успеха?»
После своего открытия команда приступила к более глубокому изучению эволюции скелетов птиц.
«Хотя мы показали, что эволюция крыльев и ног птиц независима, и, по-видимому, это является важным объяснением их эволюционного успеха, — сказал Оркни, — мы все еще не знаем, почему птицы способны на это или когда это начало происходить в их эволюционной истории».
Некоторые измерения для этого исследования были проведены в отделении визуализации Корнелльского института биотехнологии.
