暗夜中的奇兽——蝙蝠
□吕雪萱
字数:1480
2024-11-27
版名:文化
人们常用“飞禽走兽”一词来形容鸟类和兽类,能够飞行的是鸟类,擅长行走的是兽类。但大自然的奇妙无处不在,鸵鸟、鸸鹋、几维鸟和企鹅等鸟类几乎不会飞行,生活在海洋中的鲸是兽类,却不曾在陆地上行走。有一种兽生活在陆地上,却不会行走,反倒像鸟一样在空中飞翔,叫人捉摸不透。
这种兽便是4000多种哺乳动物中唯一会飞的蝙蝠。哺乳动物以胎生、哺乳为典型特征,它们身披毛发,靠肺呼吸,大多生活在陆地或海洋中,一般不会飞翔,蝙蝠却是个例。
蝙蝠跟鸟类一样,骨骼轻薄,胸肌发达,有利于振动双翼。蝙蝠的体表无羽而有毛,口内有齿,体内有膈将体腔分为胸腔和腹腔,这些都是哺乳动物的基本特征。然而,蝙蝠用来飞行的却不是真正的翅膀,而是前肢。其前肢演化成包有皮膜的翼,向两侧伸展;指骨延长以撑开翼膜,第一指呈钩状,以便攀爬或理毛,其余指均不具备钩爪;后肢五趾均具有钩爪,主要功能为悬挂。
蝙蝠会飞就是因为它们的前后肢和尾之间的皮膜,张开后有鸟儿翅膀的功能。此外,拥有中空骨骼的动物飞翔时的灵敏度更高,能更好地适应气流带来的复杂变化,更有效地控制飞行时的平衡。另外,中空的骨骼能大大提高它们的飞行速度,比起原始进化时的扑腾、滑翔来讲,不可同日而语。
但是,比起鸟儿,蝙蝠的飞行又有许多“难言之隐”,那就是起飞问题。鸟儿起飞时,独特的生理构造可以让它们瞬间起飞。无论是助飞距离的远近、翅膀振动的频率与力量、助飞时的速度,等等,都不影响鸟儿起飞,但蝙蝠却不行。有人做过一个实验,把一只蝙蝠放在水平位置的桌面上,不论怎么逗弄它,蝙蝠只会拖着那对“翅膀”不停笨拙地挪来挪去,毫无在天空中的灵巧可言。但只要在它面前放一小块木板或书本,它就能利用这么一点点高度形成的落差,闪电般迅速起飞,速度快到你根本来不及仔细看。
为什么会存在这种差异呢?有人认为这要归结于“没有羽毛的翼”和“全是羽毛的翅膀”形成的原因。
近些年,科学家对蝙蝠飞翔的研究有了新突破,认为蝙蝠会飞完全是基因突变的结果。
据介绍,现代蝙蝠的祖先是在距今约5000万年前掌握飞行技能的,并且这一学习过程并不漫长。《新科学》杂志解释说,由于这一基因变化发生得非常迅速,以致在蝙蝠的各个进化阶段未能留下多少化石标本。
美国科罗拉多大学的卡伦·希尔斯表示,由于基因的变化,蝙蝠的祖先们长出了适合长时间飞行的两翼。为了弄清楚为什么这种会飞行的哺乳动物会长出如此长的爪子,卡伦·希尔斯还专门研究了它们在胚胎阶段的发育过程,并将其与老鼠的胚胎发育进行了比较。
卡伦·希尔斯发现,无论是啮齿类动物还是蝙蝠,它们的前爪都由胚胎中的软骨细胞发育而来——这些细胞最终均在生长区中转变为骨细胞。但相比于老鼠,蝙蝠的生长区要大得多,这主要是受到了BMP-2基因的影响(该基因中携带了大量有关骨骼生长的信息)。
卡伦·希尔斯发现,BMP-2基因在蝙蝠骨骼的发育过程中非常活跃,而在处于同一阶段的老鼠胚胎中,其功能却已完全弱化。接下来的实验也证实,BMP-2基因确实在蝙蝠前爪的形成过程中发挥着决定性作用:如果将这种基因加入到胚胎期的老鼠细胞中,那么它们同样也会发育出与蝙蝠一样细长的前爪。 卡伦·希尔斯认为,BMP-2基因活性的增强才导致蝙蝠的突然出现。同时,可能也正是由于该基因的突然变化导致蝙蝠的进化过程如此迅速。
蝙蝠是哺乳纲翼手目动物的统称,在哺乳动物中,其种群仅次于啮齿目动物,共有19科185属962种,除极地和大洋中的一些岛屿外,分布于全世界。从前,有人说蝙蝠因为视力差,所以飞行完全靠超声波来“引路”。现在有研究表明,这一判断可能有误。有科学家指出,不同种类的蝙蝠视力各有不同,蝙蝠使用超声波“引路”,与它们的视力程度没有必然联系。
这种兽便是4000多种哺乳动物中唯一会飞的蝙蝠。哺乳动物以胎生、哺乳为典型特征,它们身披毛发,靠肺呼吸,大多生活在陆地或海洋中,一般不会飞翔,蝙蝠却是个例。
蝙蝠跟鸟类一样,骨骼轻薄,胸肌发达,有利于振动双翼。蝙蝠的体表无羽而有毛,口内有齿,体内有膈将体腔分为胸腔和腹腔,这些都是哺乳动物的基本特征。然而,蝙蝠用来飞行的却不是真正的翅膀,而是前肢。其前肢演化成包有皮膜的翼,向两侧伸展;指骨延长以撑开翼膜,第一指呈钩状,以便攀爬或理毛,其余指均不具备钩爪;后肢五趾均具有钩爪,主要功能为悬挂。
蝙蝠会飞就是因为它们的前后肢和尾之间的皮膜,张开后有鸟儿翅膀的功能。此外,拥有中空骨骼的动物飞翔时的灵敏度更高,能更好地适应气流带来的复杂变化,更有效地控制飞行时的平衡。另外,中空的骨骼能大大提高它们的飞行速度,比起原始进化时的扑腾、滑翔来讲,不可同日而语。
但是,比起鸟儿,蝙蝠的飞行又有许多“难言之隐”,那就是起飞问题。鸟儿起飞时,独特的生理构造可以让它们瞬间起飞。无论是助飞距离的远近、翅膀振动的频率与力量、助飞时的速度,等等,都不影响鸟儿起飞,但蝙蝠却不行。有人做过一个实验,把一只蝙蝠放在水平位置的桌面上,不论怎么逗弄它,蝙蝠只会拖着那对“翅膀”不停笨拙地挪来挪去,毫无在天空中的灵巧可言。但只要在它面前放一小块木板或书本,它就能利用这么一点点高度形成的落差,闪电般迅速起飞,速度快到你根本来不及仔细看。
为什么会存在这种差异呢?有人认为这要归结于“没有羽毛的翼”和“全是羽毛的翅膀”形成的原因。
近些年,科学家对蝙蝠飞翔的研究有了新突破,认为蝙蝠会飞完全是基因突变的结果。
据介绍,现代蝙蝠的祖先是在距今约5000万年前掌握飞行技能的,并且这一学习过程并不漫长。《新科学》杂志解释说,由于这一基因变化发生得非常迅速,以致在蝙蝠的各个进化阶段未能留下多少化石标本。
美国科罗拉多大学的卡伦·希尔斯表示,由于基因的变化,蝙蝠的祖先们长出了适合长时间飞行的两翼。为了弄清楚为什么这种会飞行的哺乳动物会长出如此长的爪子,卡伦·希尔斯还专门研究了它们在胚胎阶段的发育过程,并将其与老鼠的胚胎发育进行了比较。
卡伦·希尔斯发现,无论是啮齿类动物还是蝙蝠,它们的前爪都由胚胎中的软骨细胞发育而来——这些细胞最终均在生长区中转变为骨细胞。但相比于老鼠,蝙蝠的生长区要大得多,这主要是受到了BMP-2基因的影响(该基因中携带了大量有关骨骼生长的信息)。
卡伦·希尔斯发现,BMP-2基因在蝙蝠骨骼的发育过程中非常活跃,而在处于同一阶段的老鼠胚胎中,其功能却已完全弱化。接下来的实验也证实,BMP-2基因确实在蝙蝠前爪的形成过程中发挥着决定性作用:如果将这种基因加入到胚胎期的老鼠细胞中,那么它们同样也会发育出与蝙蝠一样细长的前爪。 卡伦·希尔斯认为,BMP-2基因活性的增强才导致蝙蝠的突然出现。同时,可能也正是由于该基因的突然变化导致蝙蝠的进化过程如此迅速。
蝙蝠是哺乳纲翼手目动物的统称,在哺乳动物中,其种群仅次于啮齿目动物,共有19科185属962种,除极地和大洋中的一些岛屿外,分布于全世界。从前,有人说蝙蝠因为视力差,所以飞行完全靠超声波来“引路”。现在有研究表明,这一判断可能有误。有科学家指出,不同种类的蝙蝠视力各有不同,蝙蝠使用超声波“引路”,与它们的视力程度没有必然联系。