研究证实猪尾鼠属物种具有回声定位能力

2021-06-18 14:30:15 来源: 中国新闻网

中新网昆明6月18日电 (记者 胡远航)记者18日从中国科学院昆明动物研究所获悉,该所遗传资源与进化国家重点实验室施鹏、蒋学龙、刘振联合团队当日在国际学术期刊《Science》发表一项研究,证实了猪尾鼠属物种的回声定位行为。这是一类新的、独立进化出回声定位性状的哺乳动物类群。

猪尾鼠属隶属啮齿目刺山鼠科,是一种小型树栖型哺乳动物,因其眼睛小而又被称为“盲鼠”。系统发生与分类研究发现,该属至少包含5个物种:中华猪尾鼠、沙巴猪尾鼠、大娄山猪尾鼠、小猪尾鼠以及黄山猪尾鼠。

研究人员录制了猪尾鼠在运动中有规律地发出短时程、调频型、高频声波(峰频~98 kHz)。黑暗环境下,猪尾鼠在复杂空间环境中、躲避障碍物时发出更高的超声波速率。以上结果提示猪尾鼠超声波在运动行为中发挥着定向作用──回声定位。

随后,研究人员采用经典的实验装置以及严格的实验设计来验证猪尾鼠是否具备回声定位能力。通过行为学任务实验发现,猪尾鼠花更多的时间和发出更高的超声波速率探索目标,它们在完全黑暗条件下准确地探测到逃脱平台,顺利获取食物奖励;当其耳朵被堵塞后,猪尾鼠接收不到回声,不能再探测到目标和完成任务;移除耳塞后,猪尾鼠恢复探索和定位目标的能力。在消除了视觉、触觉以及控制嗅觉的条件下,行为学实验证实猪尾鼠属是通过发出超声波和听觉接收回声实现定位目标──回声定位。

图为中华猪尾鼠。 中科院昆明动物研究所提供

同时,研究人员还从头测序组装了中华猪尾鼠高质量全基因组,通过进化基因组学分析发现,猪尾鼠的回声定位是独立起源的。

这一研究结果将动物回声定位行为扩展到了啮齿目,刷新了人们对于哺乳动物回声定位性状多点、独立起源的认识,这也提示了人类远远低估了回声定位性状在哺乳动物中的趋同演化。

在该研究中,研究人员重新强调了回声定位的含义:动物用于定向的一种方式,是涉及发声、听觉、神经等多感官系统的动物行为,同时也是生物适应性演化获得的一种复杂性状。因此,行为学实验是检验动物是否具有回声定位能力的金标准,而夜行性、高频声波、视觉退化、高频听力等并不是生物具备回声定位性状的充分条件,探索证明新的回声定位生物需要多线性的证据。

此外,由于猪尾鼠属于啮齿类,亲缘关系、体型大小与模式小鼠较接近,饲养繁殖容易操作等因素,有望成为研究发声、听觉、回声定位神经回路等的新型实验动物。(完)

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