Европа как колыбель летучих мышей: геномные данные перекраивают эволюционное дерево

Десятилетиями ученые спорили о том, где впервые появились летучие мыши. Африка, Азия, Северная Америка — каждый регион претендовал на статус родины этих животных. Однако новый масштабный анализ, опубликованный в журнале Nature, с высокой долей вероятности указывает на Европу как место, где в позднем палеоцене (65-60 млн лет назад) сформировалась общая линия всех современных летучих мышей.

Ключевой вывод исследования состоит не только в географической локализации, но и во временной рамке появления двух определяющих признаков: способности к активному полету и эхолокации. Данные свидетельствуют, что эти механизмы возникли на самом ранних этапах эволюции отряда, задолго до того, как линии разошлись по континентам.

Методология: от противоречивых сигналов к согласованной модели

Восстановление филогенетического дерева летучих мышей осложняется тем, что разные участки генома несут conflicting (противоречащие друг другу) сигналы об эволюционной истории. Это объясняется тем, что ранние линии видов обменивались генами (интрогрессия). В результате один хромосомный фрагмент может указывать на одно родство, а другой — на совершенно иное.

Команда из 137 исследователей из 64 стран, работающая в рамках консорциума Bat1K (сооснователем которого является профессор Эмма Тилинг из Колледжа Дублинского Университета / UCD), решила эту проблему, используя 103 генома, включая 42 новых сборки хромосомного уровня, охватывающих все 21 признанное семейство летучих мышей. Дополнительно в анализ были включены данные о 44 видах ископаемых летучих мышей.

Критически важным оказалось выявление сигнала на X-хромосоме. Именно этот участок генома сохранил наиболее четкую запись о базовых связях между группами, что позволило урегулировать десятилетние споры о родстве атипичных видов.

Анатомия эволюционного успеха: полет и эхолокация в стартовой позиции

Анализ ископаемого вида Vielasia, расположенного на самом древнем ответвлении семейного дерева, показал, что способность к эхолокации уже присутствовала на этой стадии. Вместе с данными о полете это указывает на то, что оба механизма были готовы к тому моменту, когда современные кланы начали диверсификацию.

Профессор Эмма Тилинг отмечает: "Поскольку летучие мыши — единственные млекопитающие, эволюционировавшие в истинный активный полет, наши результаты указывают на Европу как наиболее вероятное место первого появления млекопитающего полета".

Эволюционный трек миграции выглядит последовательно: после возникновения в Европе потомки переместились в Африку, а далее отдельные группы расселились по Америке, Азии и Австралии, сформировав современное биоразнообразие. Летучие мыши составляют около пятой части всех живых млекопитающих, и их успех связывают именно с ранним приобретением "набора инструментов" для ночного образа жизни.

Виртуальный геном предка и биологические аномалии

Исследователи также вычислительно реконструировали геном общего предка всех живых летучих мышей. Этот ресурс позволяет изучать генетические основания таких свойств, как исключительная долговечность (по сравнению с млекопитающими того же веса) и устойчивость к инфекциям.

Профессор Микаэль Хиллер из Института исследований Сенккенберга (Франкфурт) поясняет: "Мы объединили современное секвенирование ДНК и вычислительные методы, чтобы сгенерировать и сравнить эти геномы и идентифицировать содержащиеся в них гены".

Данные не утверждают, что летучие мыши "позволяют" человеку решить проблемы старения, но они создают базу для понимания молекулярных механизмов, которые делают этот отряд таким устойчивым.

Как отмечает профессор Сонья Вернс из Университета Сент-Эндьюза: "Летучие мыши постоянно удивляют нас. Они — один из величайших экспериментов эволюции".

Сборка данных опиралась на образцы, собранные полевыми исследователями за десятилетия по всему миру, включая удаленные регионы вроде Новой Зеландии и Мадагаскара, что подчеркивает масштаб международного сотрудничества в рамках Bat1K.