蝙蝠吸血有「講究」如何挑選吸血對象？

2020-12-04 光明網

光明網訊近日，武漢大學趙華斌團隊的最新研究表明：雖然吸血蝙蝠僅以血液為食，食譜極端狹窄，其味覺因而嚴重退化，但是它們仍然殘存了極少數的苦味受體基因；這些基因在不同的蝙蝠類群中都很保守，具有正常的功能。該研究於2020年12月2日在線發表在知名學術期刊《Integrative Zoology》（中科院一區TOP期刊）。

圖片右側為普通吸血蝠(Sherri and Brock Fenton 攝影）

味覺能提供重要的食物信息，因此對動物的生存至關重要。大多數脊椎動物都具有五種基本味覺：酸味、甜味、苦味、鹹味和鮮味。其中苦味特別重要，是一種重要的防禦機制，可以避免攝入可能有毒有害的食物，因為自然界中有毒有害的物質通常都是苦的。全世界只有3種吸血蝙蝠，全部分布在美洲大陸；它們僅以血液為食，食譜極度狹窄，而且依靠嗅覺尋找獵物，依靠紅外感受器定位獵物暴露在體表的血管。因此，長期以來，人們認為吸血蝙蝠的味覺不再重要，可能嚴重退化。

「事實上確實如此，我們前期的研究表明，全部三種蝙蝠的鮮味和甜味受體基因都是假基因；這些基因與正常基因序列相似，但失去了正常功能的DNA序列，通常是由基因突變引起的。因此，吸血蝙蝠已經失去了甜味和鮮味功能。」論文的責任作者、武漢大學生命科學學院教授趙華斌說。

「我在武漢大學開始獨立工作的時候，第一個課題就是研究吸血蝙蝠的味覺基因進化及其生態學意義。」趙華斌說，「當時蝙蝠只有4個物種具有基因組全序列，包括2種大蝙蝠和2種鼠耳蝠；我們通過構建系統進化樹，在這4個蝙蝠物種中篩選出9個保守的、可能功能非常重要的苦味受體基因。我們在十幾個蝙蝠代表物種中，對這9個苦味受體基因進行部分序列測定，發現41%的吸血蝙蝠苦味受體基因是假基因，而非吸血蝙蝠的假基因比例只有4%。因此，相比於其它蝙蝠，吸血蝙蝠的苦味功能嚴重退化。這個工作於2014年發表在《英國皇家學會會刊》。」由於當時沒有吸血蝙蝠的基因組數據，該團隊無法獲得苦味基因的全長序列。

幸運的是，隨著測序技術的發展，科學家破解了普通吸血蝠的基因組，這是三種吸血蝠中最常見的、數量最多的物種。趙華斌團隊對該基因組進行分析，發現這種吸血蝙蝠只有8個全長的苦味受體基因，而其它蝙蝠物種通常具有18個。出乎意料的是，通過分子進化分析，他們發現該吸血蝠的8個苦味受體基因和其它蝙蝠的相應基因一樣具有非常保守的序列，提示這些基因可能仍然具有感知苦味的功能。

為了檢測這些基因是否仍然具有功能，趙華斌團隊構建了體外的異源表達實驗體系，在細胞水平上研究了這些受體基因是否能感知19種商業化的苦味物質，包括7種自然界就有的天然苦味化合物、12種人工合成的苦味化合物。有趣的是，其中5個受體基因能感知2個以上的苦味化合物。他們推測，另外3個受體基因應該也具有正常的功能，只是實驗室沒有足夠的苦味化合物來檢測罷了。在所檢測的7種天然化合物中，其中5種不能被任何吸血蝙蝠的苦味受體感知，另外2種只能被1種受體基因感知。因此，他們推測，該吸血蝠物種可能基本上不能感知本研究的天然苦味化合物。

「其實，我們也不敢肯定如何解釋我們的實驗結果。」趙華斌解釋稱，「但是，我們有2個可能的解釋。第一，這些殘存的苦味功能可以幫助它們判斷哪些獵物的血液是最可口的。事實上，沒有證據表明吸血蝙蝠的食物中天然存在苦味化合物，而且脊椎動物的血液根本不會存在自然界中常見的苦味物質，例如咖啡因、奎寧和水楊苷等。但是，如果這些化合物被吸血蝙蝠的獵物取食，就會成為它們血液的一部分。例如，當植食性動物吃了植物，而植物能產生很多苦味化合物；或者在一個比較短的演化時間內，人類喝了一杯咖啡，咖啡因就可以在他們的血液中被檢測到。第二，這些味覺受體基因可能有非味覺功能，就像人類的苦味受體具有調控葡萄糖穩態一樣。「當然，吸血蝙蝠的苦味受體基因具有什麼非味覺的功能，需要未來更深入的研究。」（記者 趙清建）

論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1749-4877.12509

來源： 光明網

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