回声定位是哺乳动物趋同进化的经典范例。记者2日从中国科学院昆明动物研究所获悉，该所施鹏研究员团队与刘振研究员团队合作，首次从表观遗传调控层面揭示了不同回声定位哺乳动物海马脑区存在的分子趋同机制，为理解这一复杂行为的进化起源提供新视角。该研究成果在线发表于英文期刊《科学中国·生命科学》。
在漫长历史中，至少有蝙蝠、齿鲸、猪尾鼠等5个远缘哺乳动物类群独立形成了回声定位的本领。这种能力依赖听觉系统和神经处理机制，展现出惊人的功能相似性，是研究自然选择如何重复塑造复杂性状的理想模型。
施鹏、刘振等人创新性整合染色质可及性测序、转录组测序和透射电镜等技术手段，系统比较中华菊头蝠、普通长翼蝠等回声定位蝙蝠与大娄山猪尾鼠的海马区基因调控特征。研究发现，这些物种海马区存在222个共享开放染色质区域，数量显著高于随机预期。共享区域在回声定位物种中促进形成更复杂基因调控网络，与突触可塑性相关通路密切相关。透射电镜观察结果显示，猪尾鼠海马区突触密度和线粒体密度显著高于实验室小鼠，与基因调控网络预测功能强化一致。研究还发现传统听觉相关基因在海马区调控网络中异常活跃，可能参与空间定位等功能构建。
此项研究，还突破了传统研究主要关注蛋白质编码基因趋同进化的局限，证实非编码调控区域的进化重复性同样是行为趋同的关键驱动力；另一方面确立了猪尾鼠这一新型模式动物类群的研究价值，其与实验室小鼠相近的遗传背景为未来深入解析回声定位的神经机制提供了理想平台。这一重要成果，不仅为理解复杂性状的进化机制提供了新范式，也为未来揭示回声定位的神经编码原理和演化规律奠定了重要基础。
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