Масштабное исследование генома рукокрылых, объединённое с анализом ископаемых останков, показало, что летучие мыши появились в Европе около 65 миллионов лет назад. Ранее учёные предполагали, что их родиной были Африка, Азия или Северная Америка. Работа опубликована в журнале Nature.
Выяснилось также, что эхолокация, как и способность к полёту, возникла почти одновременно с появлением первых рукокрылых. Это помогает разрешить давние научные споры об эволюции летучих мышей и перестраивает их эволюционное древо. Летучие мыши — единственные млекопитающие, способные к активному машущему полёту.
После появления в Европе они быстро расселились в Африке, а затем по всему миру. Сегодня известно более 1500 видов рукокрылых, что составляет более пятой части всех млекопитающих Земли. Они играют важную роль в поддержании здоровых экосистем: опыляют растения, распространяют семена и уничтожают огромное количество насекомых-вредителей.
Исследование впервые позволило восстановить геном общего предка всех современных летучих мышей. Это даёт представление о том, как выглядел геном млекопитающего, способного к полёту. В работе участвовали 137 исследователей из 64 стран, которые проанализировали данные о геномах 103 видов и признаках 44 ископаемых видов. Международная команда входит в консорциум Bat1K, который занимается созданием и анализом эталонных сборок геномов всех ныне живущих видов рукокрылых.
«Использованный нами подход к моделированию эволюции ископаемых и современных видов летучих мышей позволяет сделать то, что недоступно другим методам: определить древнейшую группу ископаемых рукокрылых с учётом геномных данных и выяснить, когда и где они возникли», — приводит слова Лилианы М. Давалос, профессора кафедры экологии и эволюции Университета Стоуни-Брук и одного из руководителей исследования, сайт Stony Brook University.
С помощью современных методов секвенирования ДНК и компьютерного моделирования учёные собрали крупнейший на сегодня набор геномных сборок и ископаемых образцов летучих мышей. Затем они применили эволюционные модели, учитывающие изменения как в морфологии, так и в геномах, а также движение континентов. Это позволило опровергнуть прежние гипотезы об азиатском, африканском или североамериканском происхождении рукокрылых в пользу европейского. Первые потомки древних летучих мышей расселились в Африке, а затем сформировали европейско-африканский центр, откуда распространились в Азию, Америку и Австралию.
Сбор данных был сложной задачей: исследователи десятилетиями собирали образцы летучих мышей по всему миру, включая редкие и необычные семейства из труднодоступных мест. Среди них — крошечные мыши-шмели из Таиланда и Мьянмы, одни из самых маленьких млекопитающих на Земле, и мадагаскарские присосконоги, у которых на запястьях и лодыжках есть присоски для удержания на листьях. Ископаемые находки также помогли ответить на давний вопрос о времени появления эхолокации. Ключевым стало определение места ископаемой летучей мыши Vielasia в древнейшей ветви эволюционного древа. Её особенности указывают на способность к эхолокации, а значит, она возникла до разнообразия современных рукокрылых. Это говорит о том, что два определяющих признака — машущий полёт и эхолокация — появились почти у самых истоков группы.
По словам авторов, эти ранние способности объясняют эволюционный успех летучих мышей за последующие 65 миллионов лет. «Десятилетиями оставался вопрос, что появилось у рукокрылых раньше — полёт или эхолокация, поскольку летучие мыши не могут летать ночью без изменений в восприятии, позволяющих ориентироваться в темноте, — пояснила Давалос. — Наш анализ в Университете Стоуни-Брук показывает, что в древнейшей ветви рукокрылых уже были виды, которые однозначно использовали эхолокацию. Следовательно, судя по древу с этими ископаемыми, эхолокация развилась вскоре после появления машущего полёта у млекопитающих». Исследование не только даёт геномную карту эволюции полёта и биосонара, но и закладывает основу для понимания других необычных особенностей летучих мышей, включая устойчивость к болезням и долголетие: некоторые виды живут почти 40 лет. Созданные геномные ресурсы и данные о происхождении рукокрылых дают учёным первую надёжную эволюционную основу для поиска генов, отвечающих за устойчивость к заболеваниям и долгую жизнь. В перспективе такие исследования могут помочь выявить гены, связанные со здоровьем и продолжительностью жизни, и в конечном счёте лечь в основу изучения старения, иммунитета и устойчивости к болезням у человека.