Международная группа из 137 исследователей, представляющих 64 страны, объединила геномные данные всех ныне живущих семейств рукокрылых с информацией о древних окаменелостях, чтобы восстановить эволюционную историю единственных млекопитающих, способных к настоящему машущему полёту. Работа велась в рамках консорциума Bat1K — глобального проекта по секвенированию геномов всех существующих видов летучих мышей, одним из соучредителей которого является профессор Университетского колледжа Дублина (UCD) Эмма Тилинг. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, указывают на то, что рукокрылые, скорее всего, впервые появились в Европе в позднем палеоцене, примерно 65–60 миллионов лет назад.
На протяжении десятилетий учёные спорили о том, где именно возникли летучие мыши: в качестве возможной родины назывались Африка, Азия и Северная Америка. В ходе новой работы были изучены 103 генома рукокрылых, включая 42 новые сборки на уровне хромосом, охватывающие все 21 признанное семейство летучих мышей, а также привлечены данные о 44 ископаемых находках. Согласно выводам исследователей, первые рукокрылые появились в Европе, после чего их потомки переместились в Африку, а по мере дальнейшего расхождения отдельные группы распространились в Америку, Азию и Австралию, что в итоге привело к формированию основных современных линий летучих мышей.
Летучие мыши составляют примерно пятую часть всех ныне живущих млекопитающих и играют важную экологическую роль по всему миру. Многие виды обладают необычной устойчивостью к заболеваниям и живут значительно дольше других млекопитающих сопоставимого размера. «Удивительно, что после десятилетий исследований и противоречивых результатов мы наконец получили надёжное филогенетическое дерево, которое теперь позволяет правильно понять, как и где развивались уникальные черты летучих мышей», — приводит слова ведущего старшего автора и соучредителя Bat1K профессора Эммы Тилинг из Школы биологии и наук об окружающей среде UCD. Она также отметила, что в распоряжении учёных есть геномы, позволяющие раскрыть молекулярную основу этих впечатляющих адаптаций млекопитающих и определить место ископаемых летучих мышей на этом дереве.
Полученные данные проливают свет и на происхождение двух ключевых особенностей рукокрылых — машущего полёта и эхолокации. «Поскольку летучие мыши — единственные известные млекопитающие, у которых развился настоящий машущий полёт, наши результаты указывают на Европу как на наиболее вероятное место, где впервые возник машущий полёт млекопитающих», — добавила профессор Тилинг. Анализ ископаемой летучей мыши Vielasia, находящейся на самой древней ветви семейного дерева рукокрылых, показал, что эхолокация появилась уже вблизи начала эволюции этой группы. В совокупности свидетельства говорят о том, что и машущий полёт, и эхолокация возникли до начала диверсификации современных групп летучих мышей и, вероятно, способствовали их эволюционному успеху.
Исследователи также вычислительным путём реконструировали геном древнего предка, общего для всех ныне живущих рукокрылых. Эта реконструкция даёт представление о генетическом составе одного из самых ранних летающих млекопитающих и создаёт новый ресурс для изучения того, как летучие мыши приобрели своё исключительное разнообразие. Теперь учёные могут использовать набор данных для изучения генетических изменений, связанных с полётом, эхолокацией, долголетием и устойчивостью к болезням, а сам геномный ресурс в перспективе может оказаться полезным для исследований старения, иммунитета и сопротивляемости заболеваниям у человека.
Проект стал крупнейшим на сегодняшний день исследованием, объединившим геномы и ископаемые данные о летучих мышах; в его основе лежат образцы, собранные за десятилетия по всему миру, включая редкие виды из труднодоступных регионов. Помимо вероятного географического происхождения рукокрылых, анализ позволил разрешить ряд давних разногласий о родственных связях между различными семействами летучих мышей, а некоторые результаты выявили неожиданные эволюционные связи между необычными группами. Особую сложность представляло то, что разные участки генома могут сохранять противоречивые сигналы об эволюционной истории, вероятно, из-за обмена генами между ранними линиями рукокрылых; однако часть X-хромосомы сохранила особенно чёткую запись родственных отношений, что помогло команде разрешить споры, длившиеся десятилетиями.