习惯于夜行生活的蝙蝠，其敏锐的听觉和准确的回声定位能力令人惊讶，那么其视觉能力会因其夜行生活而退化吗？对此，华东师范大学生命科学学院分子生态与进化实验室教授张树义带领的课题组与英国、爱尔兰学者的合作研究发现，所有蝙蝠的视觉都是有功能的，而且大多数蝙蝠仍有“双色觉”，能看到不止一种颜色。该联合课题组还大胆挑战“弱光环境促使动物视觉退化”的经典理论，提出了“感觉代偿”（sensory trade-off）的感官进化新机制，揭示了蝙蝠的视觉世界。

 

该研究成果于5月26日在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上在线发表。一位匿名评审专家的意见是：“这是一篇很好的文章，作者这篇文章并没有低估蝙蝠在色觉进化和夜行性哺乳动物方面的影响力，强烈建议发表。”

 

 

蝙蝠精准的回声定位能力是哺乳动物界最发达的感觉形式之一，加上蝙蝠的眼睛通常都很小，所以在很多人看来，蝙蝠的视觉能力已经退化了，没什么实际作用，也有人认为蝙蝠是“色盲”，分辨不出颜色。然而事实并非如此。

 

蝙蝠“家族”可以分为两支，一支是回声定位蝙蝠，主要以昆虫为食，眼睛微小；另一支是非回声定位蝙蝠，眼睛较大，以果实为食，被称为“旧大陆果蝠”。根据回声定位机制的不同，回声定位蝙蝠又分为“调频蝙蝠”和“恒频蝙蝠”两类，后者的回声定位能力是最发达的，可以说是夜行性动物进化出来的最发达的感觉形式。

 

该课题组成员、文章第一作者、中国科学院动物研究所与华东师范大学生命科学学院联合培养的赵华斌博士告诉记者，为了探索蝙蝠神秘的视觉世界，课题组对蝙蝠的视细胞中的视蛋白基因进行了深入研究，“蝙蝠的视细胞中‘司管’明视觉的叫视锥细胞，明视觉是指强光下（如白天）的视觉，能够产生色觉，即可以分辨不同的颜色；‘司管’暗视觉的叫视杆细胞，暗视觉对微光比较敏感，但没有色觉”。

 

赵华斌介绍说，“我们以蝙蝠视锥细胞中‘司管’色觉的两种视锥视蛋白基因SWS1和M/LWS为研究对象，对33种蝙蝠代表物种的SWS1和M/LWS视蛋白基因进行了序列测定，同时结合其他35种哺乳动物的相关序列，重建了横亘6500万年的蝙蝠视觉进化历史。”

 

课题组通过研究发现，虽然蝙蝠的夜行生活历史长达至少5200万年，但大部分蝙蝠仍然与多数哺乳动物一样具有“双色觉”，SWS1和M/LWS视蛋白基因都是有功能的，可以相应地看到紫外光和红光，即二原色光（人能够看到三原色光），而且非回声定位蝙蝠（旧大陆果蝠）和回声定位蝙蝠在色觉能力上并没有明显差异。“紫外光是一种不可见光，人是看不到的，在整个兽类中也只有像小鼠等啮齿类、短尾矮袋鼠等有袋类动物才能看到，而蝙蝠就是第三类能够看到紫外光的动物。由于蛾子等鳞翅目昆虫的翅膀可以反射紫外光，紫外视觉就有利于蝙蝠更加准确地捕食，此外还可以帮助蝙蝠调控自身的昼夜节律。可见，蝙蝠的视觉所发挥的作用其实比我们想象中的要大很多。”

 

 

 

传统的观点认为，长期的夜行生活以及弱光环境是造成蝙蝠视觉退化的主要原因，但该研究团队通过反复的研究和论证，发现事实并不完全如此。

 

赵华斌说，他们在研究中发现了一个有趣的现象，所有的蝙蝠都是夜行生活的，其中大部分都具有双色觉，但恒频蝙蝠和栖息于洞穴内的旧大陆果蝠的明视觉却有所退化。研究发现，回声定位蝙蝠中回声定位能力最强的恒频蝙蝠（菊头蝠科和蹄蝠科）以及部分由树栖进化为洞栖生活的旧大陆果蝠，它们的SWS1视蛋白基因发生了功能丧失，因而仅具有单色觉，不能辨别多种颜色。这也就是说，尽管所有蝙蝠的视觉都是有功能的，但部分蝙蝠的明视觉（色觉）确实发生了退化。

 

课题组认为，很多早期对视觉基因的研究都局限于序列和免疫组化的证据，因此，课题组大胆创新，在此次研究中首次提供了基因表达的数据，首次开发了一种重建祖先终止密码子的算法，并基于这种新的研究方法，对部分蝙蝠视觉退化的原因作出了更为深入、合理的分析和解释：旧大陆果蝠原本生活在树上，进化过程中有一小部分的栖息地发生了改变，转而栖息在洞穴里。由于洞穴里基本无光，长此以往就导致这部分旧大陆果蝠的明视觉发生退化。但对回声定位蝙蝠中的恒频蝙蝠而言，它们的栖息环境与其他回声定位蝙蝠是基本一样的，因此并不是弱光环境和长期的夜行性生活造成它的视觉退化，根本原因是在于它所具有的一种更发达的回声定位能力。“蝙蝠的回声定位分恒频和调频两类，其中恒频类型的回声定位是夜行性兽类进化出来的最发达的感觉形式。发达的听觉使恒频蝙蝠不再需要发达的视觉，进而引起视觉退化。为适应生存环境，动物调控自身的感官能力，一种感官能力的发达就会引起另外一种感觉形式的代偿性退化，一种感觉形式的退化也会引起其他感觉形式的代偿性增强。这就如同盲人在丧失了视觉能力之后，触觉、听觉等其他感觉能力会有所增强一样。”

 

赵华斌告诉记者，“可以说，感觉代偿进化机制的提出，对于动物感觉系统的进化和夜行性生活的研究具有重要的指导意义。”

 

《科学时报》 (2009-6-3 A1 要闻)