人类可能会因为俯视蝙蝠而被原谅。毕竟，当我们上交时，许多蝙蝠物种都出来了。德拉库拉的几代传说可能让我们有点小心翼翼。
但蝙蝠是一个多样化的群体。它们构成了最大的哺乳动物群之一，全世界有1,300多种。近距离，蝙蝠物种看起来彼此差异很大。有些耳朵很大。其他人则运动精致的鼻子或长颚。由于形态多样，蝙蝠代表了一种机会，可以了解哪种类型的进化力量塑造了动物的形状。
华盛顿大学的一个生物学家团队一直在使用蝙蝠来做到这一点。博士后研究人员Jessica Arbor和Abigail Curtis，以及华盛顿大学伯克自然历史与文化博物馆的生物学副教授和哺乳动物策展人Sharlene Santana，专注于蝙蝠头骨的多样性。研究人员对超过200种蝙蝠物种的头骨进行了高分辨率microCT扫描。他们使用扫描以及蝙蝠物种之间进化关系的信息来分析蝙蝠头骨中数千万年来演变的物理变化类型，并将它们与蝙蝠进化中的特定事件联系起来，例如当一个血统时转换饮食或适应新的生态位。在5月2日出版的Nature Communications上发表的一篇论文中他们报告说，两个主要力量已经形成了蝙蝠头骨的进化史：回声定位和饮食。他们甚至能够确定在蝙蝠历史上这些力量何时占主导地位。
“我们的研究试图解决关于蝙蝠颅骨多样性演变的一个主要问题：是什么解释了我们在颅骨形状中看到的大量差异?”桑塔纳说。“我们发现回声定位是颅骨形状的一个主要因素，也是一个古老的因素。饮食也很重要，但通常更近。”
桑塔纳以前使用microCT来研究叶尖蝙蝠的咬合力的演变和力学，这是一种来自美洲的大型且多样化的分类蝙蝠系列。在目前的研究中，她的小组调查了更广泛的蝙蝠多样性。他们对所有20个分类蝙蝠家族的203种头骨进行了微CT扫描。头骨来自伯克博物馆，美国自然历史博物馆，菲尔德博物馆，史密森尼学会和洛杉矶县自然历史博物馆。
“博物馆收集的蝙蝠标本在允许我们对蝙蝠家族进行如此广泛的采样并真正深入研究这样一个多元化群体的演变中发挥了关键作用，”Arbor说。
扫描收集了关于191种下颌3D形状的详细数据，以及颅骨 - 包括上颌和脑膜的颅骨上部 - 用于202种。然后，研究人员使用计算机建模将头骨上的微CT扫描数据与蝙蝠物种之间的进化关系数据以及饮食等生态特征结合起来。他们的分析不仅可以比较蝙蝠血统之间和蝙蝠血统之间的头骨差异，而且还可以专注于颅骨的特定部位，如下颌。
“重要的是要独立分析头骨的不同部位，因为头骨的某些部位有许多不同的工作，这可能会限制他们可以经历的变化，”桑塔纳说。“例如，颅骨有很多功能，例如喂食，呼吸和保护大脑。下颌大部分只是参与喂养，这可以让它更自由地进化以适应饮食变化。”
该团队的分析表明，在蝙蝠进化的早期 - 从大约5800万年到3400万年前 - 回声定位是蝙蝠家族颅骨形状的主要驱动因素。大多数蝙蝠使用回声定位来捕猎，觅食并在光线不足的环境中航行。蝙蝠通过用喉部发出特定类型的高音调声音来回声定位，然后听到回声，因为那些声波从其路径中的物体反弹回来。化石记录显示回声定位早在至少5200万年前就已在蝙蝠中进化。从那时起，不同的蝙蝠家族已经发展出独特的回声定位机制 - 例如通过鼻孔而不是嘴巴投射声音。一组巨型巨人甚至失去了喉部回声定位的能力。
研究小组发现，从大约2600万年前开始，饮食成为颅骨形状进化背后的主导驱动力，但并不是所有的蝙蝠。例如，虽然一些蝙蝠家族的饮食相当均匀，所有物种都吃昆虫，但是叶蝙蝠包括食用各种食物的物种，从昆虫到水果到小型脊椎动物 - 甚至是血液。研究小组发现，叶鼻蝙蝠内不同饮食的进化实际上是该组头骨形状变化的主要驱动因素。
桑塔纳说：“叶鼻蝙蝠因其颅骨形状和饮食的多样性而脱颖而出。”“在相对较短的时间内，他们进化出一套头骨适应性，因为它们辐射到不同的饮食习惯中。”
饮食和回声定位也不会影响头骨的进化。相反，研究人员看到了两个部队如何塑造头骨部分的“脱钩”。饮食是下颌的较强驱动力，而回声定位对颅骨的影响更大。
桑塔纳的团队正在继续这项工作，作为国家科学基金会资助的一项更大努力的一部分，以比较塑造不同哺乳动物群体(包括蝙蝠，灵长类动物和食肉动物)头骨多样性的进化力量。这些研究可以确定蝙蝠中看到的模式 - 例如颅骨部分的脱钩或形状多样化作为物种适应新的生态位 - 适用于其他谱系，包括我们自己的谱系。
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