树蛙为何“祖传”滑翔技能？破解它或有助防治人类疾病(2)

　　“我们分别设置了1米、1.5米和2米的跳台，让两种树蛙从跳台落下并记录运动轨迹。结果发现，黑蹼树蛙降落时会尽力撑开四肢和蹼足，轨迹形成一定弧度，且四肢与水平面的夹角明显更小。”吴威说，这一实验确认了树蛙的蹼在滑翔过程中起到重要作用，是支撑滑翔行为的关键性状。

　　作为一种复杂性状，蹼足的形成并非由单一基因所控制，而是由多基因之间复杂的调控机制形成。为解析这一调控机制，研究团队又提取了黑蹼树蛙和宝兴树蛙蹼足各个生长期的RNA，结合这两种树蛙四肢发育过程的表型和转录组数据，并通过比较基因组学和时序基因共表达网络分析，发现Wnt信号通路相关基因参与了蹼的生长和发育，对树蛙滑翔相关性状的形成起到了关键作用。

　　“以树蛙为模本，对动物滑翔这种复杂性状的解析，对人们开展动物特殊功能的仿生研究以及人类相关疾病的防治具有重要意义。”吴威认为，黑蹼树蛙为揭开两栖动物树栖适应之谜提供了良好的动物模型。

　　不是所有树栖蛙类都能滑翔

　　树蛙滑翔复杂性状的形成是逐渐演变而来的还是存在关键节点？

　　在物种水平，新物种的形成是逐渐演变而来还是突然出现的可以被认为是进化渐变论与间断平衡论的争鸣。前者认为，变异是普遍存在的，变异的原因和形式是多样的，生物在长期演化过程中经历自然选择，其微小的变异逐渐积累为显著的变异，因此祖先种和现生种之间应该存在一系列连续的、界线不明显的中间类型，化石记录的不完善可能是中间类型缺失的原因。而后者认为，物种可保持长期的稳态，但能在成种作用下跳跃式加速，实现在较短时间内快速演化为新种。

　　对树栖蛙类而言，几乎所有现生树栖蛙类均起源于白垩纪末期物种大规模灭绝事件之后，科学家推测，物种灭绝事件可能清空了当时的生态空间，而森林生态系统的恢复为树栖蛙类的出现创造了机会。这可能是蛙类拓殖树栖生态位的关键节点。但是需要注意的是，并不是所有树栖蛙类均会滑翔，只有演化出支持滑翔行为的相应表型，如满蹼、皮肤褶以及特殊的身体形态等特征的部分类群才具备滑翔能力。因此，蛙类拓殖树栖生态位的节点不适合直接用于表示其滑翔行为的起源。

　　“蹼是支持树蛙滑翔行为的关键性状，最先被用于游泳，尤其是后肢的蹼，而后在树蛙中被用于滑翔，这属于性状的功能创新。”研究团队成员推测，从滑翔相关表型的形态演化来看，树蛙滑翔复杂性状的形成可能是逐渐演变的。

　　蹼可能对树蛙垂直生态位的分化起到重要作用。比如具有满蹼且能滑翔的黑蹼树蛙通常栖息在树冠层，不具滑翔能力且为弱蹼的宝兴树蛙则栖息在高原草甸或沼泽中，而一些具有半蹼的树蛙则倾向于栖息在灌木丛。“这可能是逐渐演化的一种体现，但其具体演化模式及驱动因素还需要未来深入探究。此外，需要注意的是，并不是具有发达蹼的树蛙都可以滑翔，比如白颌大树蛙具有发达的蹼足，但其身形巨大，不具备滑翔能力。”吴威说，团队将不断进行研究，持续探索相关复杂性状的演化机制。

　　“蛙类滑翔行为是多次独立演化的趋同事件，不同物种间演化路径是否相同需要未来持续的探索。这涉及到一系列复杂的科学问题，如趋同表型是否有相同的分子机制，其演化路径是殊途同归还是单一路径？进化是否可重复等等？这需要我们不断去追问。”在吴威看来，能不能从动物复杂性状的解析中获取一些信号，为人类疾病的防治提供启示，这也是未来要继续探索的。

(责编：罗知之、陈键)