Новое исследование раскрыло тайну происхождения летучих мышей

Международная группа исследователей под руководством Университета Сент-Эндрюс, объединив геномные и ископаемые данные, установила, что летучие мыши, вероятно, возникли в Европе около 65 миллионов лет назад. Работа, опубликованная в журнале Nature, не только пересматривает историю расселения этих животных, но и показывает, что эхолокация и активный полет появились практически одновременно на заре их эволюции. Эти выводы закладывают основу для изучения генетических механизмов долголетия и устойчивости к болезням, что в перспективе может помочь и в исследованиях здоровья человека.

Летучие мыши — существа, которые веками будоражат воображение. Они единственные млекопитающие, освоившие настоящий машущий полет, а большинство из них ориентируются в кромешной тьме с помощью звука, недоступного человеческому уху. При этом они составляют пятую часть всех видов млекопитающих на планете: их более 1500, и они живут на всех континентах, кроме Антарктиды. Они опыляют растения, разносят семена и уничтожают огромное количество насекомых-вредителей, поддерживая здоровье экосистем.

Но до недавнего времени даже базовые вопросы об их эволюции оставались без четких ответов. Откуда они родом? Как связаны между собой их семейства? Когда появились полет и эхолокация? Почему они живут так долго для своего размера и так стойко переносят болезни, которые убивают других млекопитающих?

Секреты генома

Чтобы разобраться в этом, консорциум Bat1K, объединяющий 137 исследователей из 64 стран, собрал крупнейшую на сегодняшний день коллекцию высококачественных геномов летучих мышей. Она охватывает 103 вида и представляет все 21 семейство, признанное наукой на данный момент. Ученые использовали передовые методы секвенирования ДНК и вычислительные технологии, чтобы не только прочитать эти геномы, но и сравнить их между собой, а также сопоставить с геномами 44 ископаемых летучих мышей со всего мира. Для этого потребовались образцы, собиравшиеся десятилетиями, в том числе от редчайших и необычных видов, обитающих в самых труднодоступных уголках планеты.

Результат этой титанической работы оказался неожиданным. Оказалось, что летучие мыши, а значит, и полет млекопитающих, скорее всего, впервые появились именно в Европе около 65 миллионов лет назад (палеоцен). Это опровергает прежние гипотезы об азиатском, африканском или североамериканском происхождении. От европейских предков, как показало исследование, произошли самые ранние потомки, которые затем расселились по Африке, образовав европейско-африканский центр. Именно оттуда летучие мыши впоследствии распространились в Азию, Америку и Австралию.

Особое внимание ученые уделили эхолокации. Расположение ископаемой летучей мыши Vielasia в самой древней ветви генеалогического древа указывает на то, что способность к эхолокации существовала задолго до того, как современные семейства летучих мышей начали разделяться. Это означает, что две ключевые особенности их биологии — эхолокация и активный полет, сформировались почти у самого истока группы. Именно это, по мнению исследователей, помогло летучим мышам добиться необычайного эволюционного успеха на протяжении последующих 65 миллионов лет.

Кроме того, команда смогла реконструировать геном предка всех летучих мышей. Это дало ученым своего рода генетическую карту того, как одна линия млекопитающих приобрела способность к полету, развитый биосонар, исключительное долголетие и необычную устойчивость к болезням. Многие виды летучих мышей живут гораздо дольше, чем можно было бы ожидать при их размерах, и при этом редко страдают от инфекций, которые опасны для других животных. Новый геномный ресурс впервые дает надежную эволюционную основу для поиска генов, отвечающих за эти свойства. В долгосрочной перспективе это может помочь в исследованиях старения, иммунитета и устойчивости к болезням у человека.

Ученые отметили, что летучие мыши продолжают удивлять и представляют собой один из величайших экспериментов эволюции. Использованный подход к моделированию эволюции ископаемых и ныне живущих видов позволяет определить самую древнюю группу ископаемых летучих мышей с учетом геномных данных и выяснить, когда и где они возникли. По сути, это исследование не только разрешает давние споры о родственных связях основных групп летучих мышей, но и открывает новую страницу в изучении их удивительной биологии.

Результат исследования

В итоге международный консорциум Bat1K создал самый полный на сегодняшний день каталог летучих мышей, который показал, что эти животные возникли в Европе около 65 миллионов лет назад, а их ключевые способности — полет и эхолокация, появились практически одновременно на заре эволюции. Работа не только переписывает раннюю историю летучих мышей и уточняет их эволюционное древо, но и дает ученым первую надежную генетическую основу для изучения долголетия, иммунитета и устойчивости к болезням, что в будущем может найти применение в медицине.