
提起回声定位动物,人们首先想到的是蝙蝠、鲸鱼,那自然界是否还有新的回声定位物种,一直是科研人员探寻的焦点。中国科学院昆明动物研究所施鹏研究员团队通过长期研究,发现第一个陆栖性的回声定位动物——猪尾鼠,首次将回声定位哺乳动物扩展到啮齿目,突破了回声定位动物被发现以来延续80年的传统认知。该研究成果被《科学》杂志主页作为亮点工作展示,相关领域知名专家评价其为研究回声定位教科书级范例。

研究团队综合利用比较基因组学、行为学、解剖学等学科交叉研究手段,拓展了对回声定位哺乳动物物种多样性的新认识,解析了回声定位复杂性状的分子遗传机制。团队完成的“新回声定位哺乳动物类群的发现及演化机制”项目获2025年度云南省科学技术奖自然科学奖一等奖。
“猪尾鼠是一种在夜间活动的老鼠,但它的眼睛非常小,这说明它们的视觉是退化的。我们的团队成员在野外抓到了一种猪尾鼠,带回实验室后用超声探头竟然记录到它的超声波,基于此,我们提出了科学假设,猪尾鼠具有回声定位行为。”谈及科研历程,项目第一完成人、中国科学院昆明动物研究所研究员施鹏说。

科学假设的证实关键在于找出猪尾鼠超声波、听觉与定位目标之间的因果关系。但猪尾鼠是陆栖的动物,跟天上飞的蝙蝠和水里游的齿鲸完全不同,过去回声定位的实验装置根本不能用在猪尾鼠上。科研团队在没有以往研究可参照的情况下,搭建起检测猪尾鼠回声定位的实验平台,通过架设红外录像机和超声探头同步监测猪尾鼠探测目标的行为和发声情况,开发了数据自动处理算法,分别提取音频和视频关键数据,建立了一套多学科交叉研究策略证实动物的回声定位行为,为后来鉴定动物回声定位行为提供研究范式。
施鹏介绍,众所周知,小鼠是广泛应用的实验动物。猪尾鼠和实验小鼠的亲缘关系比较近,能够适用于以往的成熟实验装置,同时,猪尾鼠具有适应力强、饲养成本低等优点,非常有希望成为回声定位领域的模式动物。
此外,科研团队创新性地设计了从基因组范围筛选哺乳动物回声定位相关基因的研究策略,并首次从功能层面探讨了哺乳动物复杂性状回声定位演化的分子机制;综合利用分子趋同演化理论,解决了回声定位在鲸类和蝙蝠两个哺乳动物类群中的起源问题,打破了传统仅通过化石记录追溯适应性复杂性状起源和演化的局限性。
“科学研究最大的价值在于探索未知,拓展人类认知的边界,这是科研工作最纯粹的意义。同时,科研最终要服务社会,将前沿科技成果转化为现实生产力,解决人类面临的重大现实问题。”施鹏说,猪尾鼠作为一个新型的生物资源,解析其回声定位的原理将为提升雷达性能提供生物方案;相关回声定位动物基因表达调控研究也将为人类疾病治疗提供精准靶向。“云南有着得天独厚的动物演化研究资源,昆明动物所将深耕这片热土,以更多科研成果为我国加快实现高水平科技自立自强贡献力量。”他说。
