蝙蝠的演化奇蹟：為生存發展出多元牙齒武器庫

蝙蝠中的葉口蝠科（noctilionoid）成員，如同達爾文雀一般，為了適應各種不同的飲食習慣，在演化過程中發展出令人驚嘆的多樣化顎部與牙齒適應特徵。從食用水果到捕食魚類，這些蝙蝠在數百萬年間迅速演變，充分展現了演化如何塑造生物的形態與功能。科學家們正深入研究它們獨特的牙齒結構，企圖解開哺乳動物發育的秘密，其中也包括人類牙齒的奧秘。

原產於加拉巴哥群島的達爾文雀，在我們對演化的理解形成上扮演了關鍵角色。每個物種都有其獨特形狀的鳥喙，以適應各自的飲食，這一發現助力查爾斯·達爾文發展出自然選擇的演化理論。

有一群蝙蝠也經歷了同樣非凡的演化歷程，甚至規模更大。葉口蝠科蝙蝠主要分佈在美洲熱帶地區，包含超過200個物種。儘管它們親緣關係相近，但為了適應不同的飲食，它們的顎部演化出各種各樣的形狀和大小。

發表在《自然通訊》（Nature Communications ）的一項研究揭示，這些適應性演化涉及牙齒的數量、大小、形狀和位置的持續變化。例如，吻部較短的蝙蝠，因空間有限往往缺少某些牙齒；而顎部較長的蝙蝠則能容納更多牙齒。有趣的是，它們的牙齒總數與早期有胎盤哺乳動物（包括人類）相近。

該研究的研究團隊表示，比較葉口蝠科物種能讓我們深入瞭解哺乳動物面部的演化和發育，尤其是顎部和牙齒。此外，還能解答一些有關人類牙齒形成和生長的重要問題。

研究共同作者、華盛頓大學生物學教授兼伯克自然歷史與文化博物館哺乳動物館長夏琳·桑塔納（Sharlene Santana）表示：「蝙蝠和人類一樣，具備門齒、犬齒、前臼齒和臼齒四種牙齒型別。而葉口蝠科蝙蝠在短短2500萬年內就演化出極為多樣的飲食習慣，在演化時間尺度上，這是相當短的一段時間。」

「有些葉口蝠科物種的面部像鬥牛犬一樣短，擁有強有力的顎部，能咬開它們食用的水果堅硬外皮。其他物種則有長長的吻部，幫助它們從花朵中吸取花蜜。這種多樣性是如何在短時間內演化出來的？它們的顎部和牙齒必須發生哪些改變才能實現？」論文第一作者亞歷克莎·薩迪爾（Alexa Sadier）說道。她是法國蒙彼利埃演化科學研究所即將上任的教職人員，該專案是她在加州大學洛杉磯分校擔任博士後研究員時啟動的。

科學家們尚不清楚是什麼因素引發了葉口蝠科蝙蝠對不同飲食的快速適應。但如今，不同的葉口蝠科物種以昆蟲、水果、花蜜、魚類甚至血液為食，其中還包括臭名昭著的吸血蝙蝠。

研究團隊利用電腦斷層掃描（CT）等方法，分析了100多種葉口蝠科物種的顎部、前臼齒和臼齒的形狀和大小。研究物件包括博物館標本以及少量為研究目的捕獲的野生蝙蝠。研究人員比較了不同飲食型別物種的牙齒和其他顱骨特徵的相對大小，並運用數學模型來確定這些差異在發育過程中是如何產生的。

研究團隊發現，在葉口蝠科蝙蝠中，某些發育規則使它們長出了適合各自飲食的牙齒組合。例如，長顎部的蝙蝠（如吸食花蜜的蝙蝠）或中等顎部的蝙蝠（如許多以昆蟲為食的蝙蝠），每側顎部通常有三顆前臼齒和三顆臼齒。但短顎部的蝙蝠，包括大多數食果蝙蝠，往往會缺失中間的前臼齒或後面的臼齒，甚至兩者皆無。

薩迪爾表示：「空間越大，能長出的牙齒就越多。但對於空間有限的蝙蝠來說，即使它們的咬合力更強，也沒有足夠的空間長出所有牙齒。」

顎部較短也許能解釋為何許多短面蝙蝠的前臼齒也往往更寬。薩迪爾解釋道：「最先長出的牙齒往往會長得更大，因為沒有足夠的空間讓其他牙齒萌出。」

桑塔納說：「這個專案讓我們有機會驗證一些有關哺乳動物牙齒生長、形狀和大小調控的假設。令人驚訝的是，我們對這些非常重要的身體結構的發育過程所知甚少！」

許多有關哺乳動物牙齒發育的研究是在老鼠身上進行的，老鼠只有臼齒和高度特化的門齒。科學家們並不完全確定控制老鼠牙齒發育的基因和發育模式，是否也適用於像蝙蝠和人類這樣擁有更原始牙齒組合的哺乳動物。

薩迪爾、桑塔納及其同事相信，他們正在進行的這個專案，能開始解答有關蝙蝠的這些問題，以及許多其他有關演化如何塑造哺乳動物特徵的重要問題。他們正在擴大研究範圍，將葉口蝠科的門齒和犬齒也納入研究，希望揭示更多控制這類多樣化蝙蝠牙齒發育的遺傳和發育機制。

桑塔納表示：「在這些蝙蝠身上，我們看到了強烈的選擇壓力：形態必須與功能緊密匹配。我認為這些物種中還隱藏著許多演化秘密。」

參考文獻：Bat teeth illuminate the diversification of mammalian tooth classes ，作者Alexa Sadier、Neal Anthwal、Andrew L. Krause、Renaud Dessalles、Michael Lake、Laurent A. Bentolila、Robert Haase、Natalie A. Nieves、Sharlene E. Santana 和 Karen E. Sears，發表於2023年8月22日的《自然通訊》。DOI：10.1038/s41467 - 023 - 40158 - 4

共同作者包括：倫敦國王學院的研究助理Neal Anthwal；英國杜倫大學的助理教授Andrew Krause；綠盾科技公司的數學家Renaud Dessalles；德國德累斯頓工業大學的研究員Robert Haase；加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究科學家Michael Lake、Laurent Bentolila 和 Natalie Nieves；以及加州大學洛杉磯分校的教授Karen Sears。該研究由美國國家科學基金會資助。