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蝙蝠是唯一會飛行的哺乳動物，並能利用回聲定位在夜間行動自如，牠為何能征服夜空？最新的化石與遺傳學發現，解開了蝙蝠的演化之謎。

撰文╱席蒙斯（Nancy B. Simmons）　翻譯╱林慧珍

重點提要

■蝙蝠是唯一會飛的哺乳動物，因此科學家一直渴望了解牠們是如何從其陸棲祖先演化而來。
■然而直到現在，人類所知最古老的蝙蝠化石，卻仍與現代的蝙蝠十分類似。
■科學家從最新出土的化石發現了另一種蝙蝠，有助於連接蝙蝠和陸棲祖先之間失落的環節。
■遺傳學和發育生物學的研究結果進一步描繪出蝙蝠的起源，闡明其在哺乳動物系譜樹中的位置，以及蝙蝠飛翼可能的演化過程。

在夏日黃昏的暮色中仰望天空，你也許就能一睹演化史上最引人注目的成功案例之一：蝙蝠。牠們廣佈在南極洲以外的各個大陸，具有很高的多樣性，佔現存哺乳動 物種類的1/5。蝙蝠之所以受到高度矚目，主要原因當然是牠們的飛行能力，這使牠們能夠享用其他哺乳動物無法企及的資源，然而發展出飛天能力並非預料中的 必然結果：從來沒有其他的哺乳動物能征服天空，這些夜空的統治者究竟如何從陸棲的始祖演化而來？這個問題在過去幾十年來一直令生物學家深深著迷。

答案姍姍來遲，直到2008年2月，我與同事發表兩個前所未見的新種蝙蝠化石，成為深入了解這神秘變化過程的關鍵。這種在美國懷俄明州出土的化石名為「芬 尼氏爪蝠」（Onychonycteris finneyi），是迄今發現最原始的蝙蝠，針對這些化石與其他化石的最新遺傳學分析結果，使我們對蝙蝠的起源與演化，終於有了新的理解。

翼手與大耳朵

蝙蝠有多麼特殊，從牠們的特徵「翼手」可見一斑。有些哺乳動物（例如飛鼠）能藉由拍動連接前後肢的皮膚而在樹間滑行，事實上專家也普遍認為蝙蝠很可能是從 一種會滑翔的樹棲始祖演化而來，然而在所有哺乳動物中，唯獨蝙蝠能夠展翼飛行，這種能力比滑翔更複雜，牠們因為有翼手的構造才具備這樣的能力。

蝙蝠飛翼的骨架由伸長的前臂與指骨構成，能支撐並展開薄而有彈性的翼膜；翼膜向後延伸包圍住後肢，蝙蝠的後肢比其他體形相當的陸棲哺乳動物明顯小了許多。 許多蝙蝠在後肢之間還具有尾膜，牠們靠著從腳跟延伸出來的特化骨骼構造——腳距（calcar），來支撐尾膜延生的邊緣。蝙蝠能藉由控制手指、手臂、腳部 和腳距的動作，以各種不同方式靈活操控飛翼，使牠們成為卓越的飛行動物。

大多數蝙蝠都有回聲定位的能力，這些夜行動物能藉由發出高頻聲波，然後分析回聲來偵測障礙物與獵物，效果比單靠視覺還好（其實所有的蝙蝠都看得見，與人們 常說的「像蝙蝠一樣瞎」正好相反）。超過85%的蝙蝠利用回聲定位來指引方向，其餘的蝙蝠則已失去回聲定位能力，完全倚靠視覺和嗅覺來尋找賴以為生的花 果，牠們在分類上全屬於同一科——舊世界果蝠，有時也稱為狐蝠。

利用回聲定位的蝙蝠有一套獨特的解剖構造與神經及行為特徵，能發送並接收高頻聲波。蝙蝠頭骨中有三塊經過變化的骨骼，首先是莖舌骨，它是一根細長的骨頭， 與一組小骨頭（統稱為舌器）連接直到頭骨底部，能支撐喉部肌肉與喉頭，大多數回聲定位蝙蝠的莖舌骨頂部末端展開成槳狀，有助於將舌器固定於頭骨上。

另外兩枚骨頭則負責承接耳朵收到的回聲定位訊號。所有的哺乳動物均透過聽小骨來感知聲音，聽小骨是由一串骨頭構成，能在耳膜與充滿液體的內耳間傳遞聲音， 槌骨是這串骨鏈的第一塊骨頭，具回聲定位能力的蝙蝠，其槌骨擁有一個大的球形突出，有助於控制其振動。聲波一旦通過聽小骨，便傳遞至內耳，撞擊上一個充滿 液體、呈盤繞狀的結構，稱為耳蝸（cochlea，拉丁文為「蝸牛」之意），耳蝸裡含有特殊的神經細胞，負責聽覺的感知。相較於其他哺乳動物，具回聲定位 能力的蝙蝠，其耳蝸在頭骨中的比例明顯大於其他結構，這使牠們更善於偵測高頻聲波，並且區分不同頻率的聲波。

from 科學人雜誌 ( HTML 圖文版 )