Eine neue Studie, die genomische Daten von lebenden Fledermäusen mit Erkenntnissen aus alten Fossilien zusammenführt, deutet darauf hin, dass Fledermäuse möglicherweise vor 65 Millionen Jahren erstmals in Europa auftauchten. Diese Erkenntnis verändert das Wissen der Wissenschaftler über die Ursprünge von Fledermäusen und ihren Aufstieg zu einer der erfolgreichsten Säugetiergruppen der Erde.
Eine Gruppe von 137 Wissenschaftlern aus 64 Nationen hat die evolutionäre Entwicklung von Fledermäusen mithilfe von 103 Genomen kartiert, darunter 42 neu erstellte Chromosomen-Level-Assemblierungen, die alle 21 anerkannten Fledermausfamilien umfassen. Die Forschung stützte sich außerdem auf Belege von 44 Fossil-Fledermäusen. Das Projekt wurde über das Bat1K-Konsortium durchgeführt, eine weltweite Initiative zur Sequenzierung der Genome aller lebenden Fledermausarten, die von Professorin Emma Teeling von der UCD mitbegründet wurde.
Eine Veröffentlichung in Nature deutet darauf hin, dass Fledermäuse während des späten Paläozäns, vor etwa 65 bis 60 Millionen Jahren, in Europa entstanden. Ihr Nachwuchs breitete sich anschließend nach Afrika aus, wo sie sich in unterschiedliche Zweige aufteilten, die später in die Amerikas, Asien und Australien vordrangen. Diese Bewegungen führten schließlich zu den wichtigsten Fledermausfamilien, die heute auf der ganzen Welt zu sehen sind.
Europa als Geburtsort
Forscher haben lange über den ursprünglichen Ursprungsort von Fledermäusen diskutiert. Afrika, Asien und Nordamerika wurden alle als potenzielle Ursprünge vorgeschlagen. Doch genomische und Fossilien-Beweise deuten nun darauf hin, dass Europa der wahrscheinlichste Geburtsort für diese Tiere ist.
„Da Fledermäuse das einzige Säugetier sind, von dem bekannt ist, dass es einen echten, angetriebenen Flug entwickelt hat, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Europa der wahrscheinlichste Ort ist, an dem der angetriebene Säugetierflug zum ersten Mal entstanden ist“, sagte Professor Teeling, der leitende Senior-Autor und Mitgründerdirektor von Bat1K an der UCD School of Biology and Environmental Science.
Die Ergebnisse geben Aufschluss darüber, wie zwei Schlüsselmerkmale von Fledermäusen entstanden sind: die Fähigkeit, mit Kraft zu fliegen, und die Verwendung von Schall zur Navigation. Wissenschaftler untersuchten das Fossil von Vielasia, einer Fledermaus vom allerersten Zweig des Fledermaus-Stammbaums, und fanden heraus, dass die Verwendung von Schall zur Navigation wahrscheinlich am Anfang der Fledermaus-Evolution vorhanden war.
Wenn sie zusammengeführt werden, deuten die Beweise darauf hin, dass Powered Flight und Echolokation auftraten, bevor moderne Fledermausgruppen zu diversifizieren begannen. Diese Fähigkeiten trugen wahrscheinlich zum evolutionären Erfolg von Fledermäusen bei.
Ein Stammbaum aus Genomen und Fossilien
Diese Forschung bezieht ihre Stärke aus der Zusammenführung von Genomdaten mit Fossilienfunden. Die 103 Genome beinhalten 42 neu erstellte Chromosomen-Level-Assemblierungen, die alle 21 anerkannten Fledermausfamilien abdecken. Das Team stützte sich auch auf Beweise von 44 Fossil-Fledermäusen.
Forscher sagen, ihre Methode enthülle ein klareres Bild davon, wie Fledermäuse entstanden und sich über den Planeten ausbreiteten. Sie beschreiben es als einen Ansatz, der die älteste Gruppe von Fossil-Fledermäusen identifizieren kann, während gleichzeitig Genomdaten berücksichtigt werden, und aufdecken kann, wann und wo Fledermäuse zum ersten Mal auftauchten.
Professor Liliana M. Dávalos von der Stony Brook University war die leitende Autorin der Studie, so „Dieser Ansatz, den wir verwendet haben, um die Evolution von Fossil- und lebenden Arten gemeinsam zu modellieren, kann das tun, was andere Methoden nicht können – die älteste Gruppe von Fossil-Fledermäusen identifizieren und gleichzeitig die Genomdaten berücksichtigen und aufdecken, wann und wo Fledermäuse entstanden“,.
Flug und Echolokation traten früh auf
Zu den ungewöhnlichsten Säugetieren der Erde gehören Fledermäuse, die die einzigen Säugetiere sind, die mit echtem Power über einen längeren Zeitraum fliegen können. Die meisten Arten navigieren und jagen auch in der Dunkelheit mithilfe von Schall. Fledermäuse machen etwa ein Fünftel aller lebenden Säugetierarten aus und spielen weltweit bedeutende Rollen.
Jahrzehntelange Forschung haben es nicht vollständig ermöglicht, zu erklären, wie Fledermäuse sich entwickelten oder wie sie die ungewöhnlichen Eigenschaften entwickelten, die es vielen Fledermausarten ermöglichen, Krankheiten zu widerstehen und deutlich länger zu leben als andere Säugetiere ähnlicher Größe.
„Es ist erstaunlich, nach Jahrzehnten der Forschung und widersprüchlichen Ergebnisse, dass wir endlich einen robusten phylogenetischen Stammbaum haben, den wir jetzt verwenden können, um richtig zu verstehen, wie und wo die einzigartigen Eigenschaften von Fledermäusen entstanden“, sagte Professor Teeling.
„Wir haben auch die Genome, um die molekulare Grundlage dieser spektakulären Säugetier-Adaptationen aufzudecken und zu wissen, wo die Fossil-Fledermäuse in diesem Stammbaum liegen.“
Graham Hughes und Zixia Huang, Assistenzprofessoren an der UCD School of Biology and Environmental Science, waren im Rahmen des internationalen Bat1K-Konsortiums an dem Projekt beteiligt.
Rekonstruktion eines antiken Genoms
Eine rechnerische Rekonstruktion des Genoms des antiken Vorfahrens aller lebenden Fledermäuse wurde erstellt. Sie bietet Einblicke in die genetische Zusammensetzung eines der ersten flugfähigen Säugetiere und schafft eine neue Ressource für die Erforschung, wie Fledermäuse ihre bemerkenswerte Vielfalt entwickelt haben.
Der Datensatz bietet Wissenschaftlern ein Werkzeug, um die genetischen Veränderungen zu untersuchen, die mit Flug, Echoortung, Langlebigkeit und Krankheitsresistenz zusammenhängen. Er könnte auch Licht darauf werfen, warum viele Fledermäuse ein ungewöhnliches Maß an Krankheitsresistenz aufweisen und deutlich länger leben, als ihre Größe vermuten lässt.
Professor Michael Hiller vom Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt ist der leitende Autor der Studie, so laut „Wir haben modernste DNA-Sequenzierung und rechnerische Methoden kombiniert, um diese Genome zu generieren und zu vergleichen und die Gene zu identifizieren, die sie enthalten.“
Diese Sammlung von Genomdaten könnte langfristig menschliche Studien zu Alterung, Immunität und der Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Krankheiten unterstützen.
Professor Sonja Vernes, die ebenfalls eine leitende Autorin der Studie und Mitgründerin von Bat1K ist, sagte: „Fledermäuse überraschen uns ständig. Sie sind eines der größten Experimente der Evolution.“
„Diese außergewöhnliche genomische Ressource, der Höhepunkt jahrelanger internationaler Zusammenarbeit von Bat1K, ermöglicht es uns endlich zu verstehen, wie ihre bemerkenswerte Biologie entstanden ist.“
Der Umfang der Studie
Der Umfang der Studie ist an sich bemerkenswert. 137 Forscher aus 64 Ländern arbeiteten an diesem Projekt zusammen. Diese Art von Zusammenarbeit ist in der Genomik zunehmend verbreitet, aber diese besondere Anstrengung erstreckt sich über Kontinente und Jahrzehnte der Forschung.
Die Schlussfolgerungen der Studie beruhen auf zwei Haupterkenntnissen:
- Fledermäuse entwickelten sich erstmals in Europa während des späten Paläozäns, vor etwa 65 bis 60 Millionen Jahren.
- Flug und Echoortung entwickelten sich nahe dem Beginn der Fledermaus-Evolution.
| Feststellung | Belege |
|---|---|
| Ursprung in Europa | Der wahrscheinlichste Ort |
| Ursprung des Fluges | Europa |
| Ursprung der Echoortung | Vielasia-Fossil |
Lebende Fledermäuse aus jeder der 21 anerkannten Familien liefern die Genomdaten, zusammen mit 44 Fossilien, die zusammen eine Gruppe zeigen, die mit nur wenigen Arten in Europa begann und sich dann über tens of millions of years weltweit ausbreitete.
Warum das wichtig ist
Diese Studie’s genomische Ressource hat das Potenzial, die menschliche Biologie zu erhellen, da Fledermäuse bestimmte Merkmale mit uns teilen – Langlebigkeit und Krankheitsresistenz – die Forscher besser verstehen möchten.
Eine beträchtliche Menge an Material bildet die Grundlage für die Ergebnisse der Forschung. Sowohl die genetische Information als auch die historische Aufzeichnung der Überreste bestätigen die Abfolge der Ereignisse.
Diese Studie bietet eine solide Grundlage für die Beantwortung grundlegender Fragen zur Fledermaus-Evolution, an denen die Forscher seit Jahrzehnten arbeiten. Sie erkennen die Bedeutung ihrer eigenen Arbeit an.
Diese Studie hat neue Wege für weitere Untersuchungen eröffnet. Durch die Rekonstruktion des Genoms eines Vorfahren eines fliegenden Säugetiers haben die Forscher Einblicke in die genetische Zusammensetzung dieser frühen Tiere gewonnen. Das durch diese Arbeit erzeugte Genommaterial könnte sich in der menschlichen Forschung, die sich auf Alterung, Immunität und Krankheitsresistenz konzentriert, als nützlich erweisen.
Eine Zusammenarbeit, die 64 Länder umfasst und 137 Forscher zusammenbringt, stellt an sich schon eine bemerkenswerte Leistung dar. Sie ist ein Beweis dafür, wie Wissenschaft heute über Grenzen hinweg funktioniert.
Diese Studie demonstriert, wie weit die Wissenschaft bei der Erfassung von Fledermäusen gekommen ist, einem der bemerkenswertesten Experimente der Evolution.
Quellenangabe: „Fledermäuse könnten sich erstmals vor 65 Millionen Jahren in Europa entwickelt haben“, ScienceDaily.
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