云南哀牢山、无量山的密林深处，隐匿着一种小型哺乳动物——猪尾鼠，它们昼伏夜出、眼睛极小、尾巴细长，在横断山区种群数量不小，但长期以来并未引起学界格外关注。而正是这种小动物，改写了回声定位哺乳动物的认知版图。     

       中国科学院昆明动物研究所所长施鹏带领团队，以行为学、解剖学、基因组学和基因功能实验等多条证据链，证实猪尾鼠属物种具备回声定位能力。这是自20世纪60年代以来，人类再次确认新的回声定位哺乳动物类群，也是回声定位哺乳动物首次被扩展至啮齿目。

    在2025年度云南省科学技术奖励大会上，“新回声定位哺乳动物类群的发现及演化机制”项目获云南省自然科学奖一等奖。

猪尾鼠

从飞行和水生到陆栖：新类群的确证

     回声定位，是动物长期演化形成的一种涉及发声、听觉、神经系统精密协作的适应性复杂性状。在视觉失效的黑暗或水下环境中，动物通过比较发出的超声与回收的回声，即可完成目标定位、障碍规避与觅食。长期以来，学界公认的回声定位哺乳动物仅有食虫蝙蝠与齿鲸两类。

     基础研究的突破，往往源于长年累月的耕耘和某次偶然的发现。项目团队长期扎根云南野外开展科研，在一次检测中，实验人员偶然将超声探头对准猪尾鼠，仪器竟捕捉到了规律性的短时程、调频型、高频声波。“当时我们意外发现，猪尾鼠活动过程中会持续发出密集的超声波信号，发声模式、信号频率和行为适配逻辑，与蝙蝠回声定位能力高度相似。”施鹏回忆，结合猪尾鼠视觉高度退化、常年夜间活动等特征，团队提出科学假设：猪尾鼠的声波同样服务于回声定位。

     然而，确证一种动物具备回声定位能力，难度远超一般观测，首道关卡就是实验平台的搭建。在此之前，回声定位研究领域成熟的实验装置，只关于空中的蝙蝠和水中的齿鲸。项目团队查阅大量文献，终于探索设计出一套适用于陆栖动物的实验平台，通过架设红外录像机与超声探头，同步监测猪尾鼠的行为和发声情况。针对实验产生的海量音视频数据，开发数据自动处理算法，实现关键信息的批量提取，并有效降低误差。实验结果显示，黑暗环境中的猪尾鼠凭借超声波完成目标定位与障碍躲避，一旦耳道被封堵，定位能力随即丧失，为行为学判断提供了依据。

     单一行为学观测，不足以支撑一项突破性发现，所以项目团队开展了多学科验证研究。比较解剖学揭示，猪尾鼠控制发声的茎舌骨与承担听觉功能的鼓骨在空间上直接接触并发生骨融合，这一结构此前仅见于喉部发声的回声定位蝙蝠。全基因组比较分析显示，猪尾鼠与已知回声定位物种在听觉相关基因上呈现显著趋同演化。基因功能实验表明，猪尾鼠回声定位相关基因在功能上与回声定位物种趋同。此外，从生境特征比较，猪尾鼠超声脉冲时程短、带宽大，有效探测距离仅约60厘米，显著短于蝙蝠的约10米与齿鲸的数百米，而这种“近距高清”策略，正是对地面复杂生境的适应。

     行为学、解剖学、基因组学等多条证据链的叠加闭环，最终证实猪尾鼠是人类发现的首个陆栖回声定位哺乳动物。项目成果登上《Science》官网主页，回声定位领域权威专家Gareth Jones教授评价其为“研究回声定位教科书级的范例”。

行为学实验装置

从行为到基因：分子演化的密码

     回声定位性状为何能在蝙蝠、鲸类、啮齿类等亲缘关系甚远的类群中出现？驱动这一性状反复趋同演化的分子遗传基础是什么？项目团队并未停留在回声定位新类群的探索，而是将研究深入到基因组层面的剖析。

       长期以来，回声定位的分子机制研究受限于技术路径，难以从全基因组层面系统解析复杂性状的遗传基础。项目团队创新性地建立了一套基于同义突变与非同义突变拓扑结构差异的基因筛选策略，在全基因组范围内鉴定出45个与回声定位密切相关的功能基因。其中，研究证实，远缘回声定位物种的prestin基因存在功能上的趋同性，且这种功能趋同由趋同的氨基酸位点直接驱动，首次从基因功能层面实证了哺乳动物回声定位的分子演化机制。

     此外，关于回声定位在蝙蝠中系“一次起源”还是“两次起源”、在鲸类中系起源于齿鲸祖先还是鲸类共同祖先的问题，学界传统依赖化石记录推演，但化石形成与发现的偶然性、形态信息的局限性，导致各方争议悬而未决。项目团队跳出化石溯源的单一路径，将分子趋同演化分析与祖先基因合成功能验证相结合，对两类群的起源问题给出了分子层面的明确裁决——蝙蝠类群的回声定位性状起源于蝙蝠共同祖先，后在狐蝠科祖先支系中发生丢失；鲸类则相反，起源于齿鲸共同祖先，而非鲸类共同祖先。这一成果不仅终结了科学争议，更为复杂性状的起源研究提供了分子生物学的新路径。

施鹏带领团队进行实验检测

从“深蹲”到“起跳”：基础研究的应用

    “科学研究最纯粹的目标在于探索未知，拓展人类认知的边界。最大的价值是服务社会，将前沿科技成果转化为生产力，解决人类面临的重大现实问题。”谈及科研初心和创新经验，施鹏认为，基础研究与应用之间是“深蹲”与“起跳”的关系，基础越扎实，起跳越有力。项目团队在哺乳动物回声定位领域的系统性探索，正在推动基础科研从单纯的认知拓展，落地为可赋能现实的应用价值。

        当今雷达、无人驾驶、深海探测等工程系统以及低空经济、低空防御等领域，在目标识别分辨率与信息处理时延等方面仍存在较大优化空间，而回声定位动物在极短时间内精确完成回声解码与目标锁定的能力，可为相关识别技术精细化应用与人工智能感知算法提供重要的仿生启示。作为新发现的回声定位类群，猪尾鼠还兼具与实验小鼠亲缘关系较近、饲养成本低、易于实验操作等优势，有望支撑从行为、分子、细胞到神经环路的多层次系统研究。

     在生物医学领域，项目团队将回声定位哺乳动物prestin基因中的特异突变位点转入细胞后，可显著增强细胞对超声刺激的反应，为无损伤超声干预深部组织细胞提供了可能。将这些位点编辑入帕金森模型小鼠黑质多巴胺神经元后，超声刺激可显著缓解多巴胺神经元的退行性改变，为精准靶向治疗神经退行性疾病展示了新方向。

     针对蝙蝠长期暴露于高噪声下却不发生听力损伤的现象，项目团队通过强噪声暴露实验，证实回声定位蝙蝠耳蜗毛细胞演化出了抗强噪声能力，通过整合基因选择压力检测、转录组比较、蛋白质互作网络与功能实验，揭示转录因子ISL1在其中发挥关键作用，为研究噪声性耳聋的致病机理、筛选预防与治疗靶标提供了全新思路。

    从超声探头第一次捕捉声波，到改写教科书的科学发现，再到工程探测、生物医学领域的创新指引，项目团队将云南独特的生物多样性资源优势转化为原始创新策源力，把数十年如一日积累的“深蹲”转化为服务国家战略、造福人民需求的“起跳”，这正是云南基础研究自立自强的生动缩影。