第二次青藏科考發現新的回聲定位動物類群——豬尾鼠
回聲定位（Echolocation）是指動物通過發出聲波和接收回聲來獲得空間環境信息，進而實現目標定位、躲避障礙物、導航、覓食等活動的一種定向行為。回聲定位，作為一種特殊的感覺系統，能夠幫助動物在視覺無效或低效的環境下提高生存適合度，因此是動物的一種適應性的復雜性狀。
自1942年通過嚴格的實驗方法首次證實蝙蝠具有回聲定位行為以來，研究人員又陸續在鳥類、齒鯨、鼩鼱、馬島猬等動物類群中發現具有回聲定位的能力的物種。由此可見，回聲定位在動物中呈現多次、獨立的起源和演化模式。在過去的幾十年中，研究人員從動物生態、生理、分子遺傳等不同方面，對回聲定位機制進行了廣泛的探索，但至今對這個問題還知之甚少，整個領域的研究遇到了極大的瓶頸。這主要是因為這些野生動物受限于動物飼養、體型以及研究手段等難題，很難在現有的回聲定位物種上開展更精細、深入的研究。因此，新的回聲定位動物類群的發現將為突破目前的瓶頸提供可能。
“生物多樣性保護與可持續利用”任務“高原動物多樣性保護和可持續利用”專題中國科學院昆明動物研究所研究團隊通過整合行為學、解剖學、基因組學、以及基因功能實驗多個獨立的證據，證實了嚙齒目豬尾鼠屬（Typhlomys）的物種具有的回聲定位能力（圖1，2），豬尾鼠是一個全新的、獨立演化出回聲定位適應性性狀的哺乳動物類群。
在該研究中，研究人員以嚙齒目豬尾鼠屬物種作為研究對象。行為實驗表明，在黑暗環境中豬尾鼠可以利用超聲波和聽覺實現目標定位和避開障礙物。在發聲與聽覺骨骼結構上，發現豬尾鼠莖舌骨與鼓骨的空間位置接觸并融合，這與通過喉部發聲的回聲定位動物的結構是一致的。此外，通過進化基因組學分析發現，豬尾鼠的回聲定位是獨立起源的。在全基因組范圍內，豬尾鼠與已知的回聲定位物種（蝙蝠和齒鯨）在聽覺基因上顯著的富集趨同基因，其中包含被廣泛研究的回聲定位相關基因prestin。進一步通過基因功能實驗證實豬尾鼠prestin與回聲定位物種存在功能趨同。而且，Prestin基因功能趨同是由回聲定位物種共享的氨基酸突變所驅動。
圖1 多個實驗證據證實豬尾鼠物種的回聲定位行為
圖2 中華豬尾鼠（Typhlomys cinereus），供圖：劉奇，馬曉峰
該研究于2021年6月18日以“Echolocation in soft-furred tree mice”為題在期刊《Science》上在線發表。
原文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/372/6548/eaay1513