听觉反馈机制不同的两种蝙蝠发声学习及其进化动力

Vocal learning is an essential component in the transmission of important cultural information in mammals. Vocal learning can play a vital role in mate choice, kinship recognition, and ecology adaptation. Understanding the evolutionary forces behind vocal learning could help to reveal the origins of human language. Studies on vocal learning are of growing interest in the field of behavioral ecology and evolutionary biology. Bats have highly complex social structure, and primarily depend on acoustic signals for communication in the dark environments they inhabit. These characteristics make bats an ideal model to study vocal learning in mammals. In this project, we selected two bat species, Rhinolophus ferrumequinum (CF, constant-frequency) and Myotis macrodactylus (FM, frequency-modulated) with different audio feedback control to conduct a vocal learning study. We will investigate the evolutionary forces of vocal learning in the two bat species based on field studies, behavior experiments and molecular biology experiments. This study will allow us to determine whether vocal learning is vertically or/and horizontally transmitted. Comparing the results of different bat species, will allow us to investigate the adaptive evolution of vocal learning between CF and FM bats. Our study results will provide important information on vocal learning in bats, which will help advance the field of behavioral ecology and enrich the theory of vocal learning in mammals, including humans. Furthermore, our study will help to protect animal culture and also provide a scientific basis to explore the origin and evolution of human language.

发声学习是哺乳动物声文化成功传递的重要途径，对其配偶选择、亲代识别、生态适应，乃至人类语言起源的揭示等具有重要意义，是行为生态学和进化生物学长期以来的研究热点。蝙蝠具有高度复杂的社群结构，主要依靠声信号在黑暗环境中通讯，是开展哺乳动物发声学习研究的理想模式生物。本项目选择具有不同听觉反馈机制的马铁菊头蝠(恒频型）和大趾鼠耳蝠（调频型）为研究对象，利用野外和室内控制实验，结合分子生物学技术，开展其发声学习行为及进化驱动力研究，明确这两种蝙蝠的发声学习模式：纵向、横向或联合作用，检验和拓展发声学习的起源与维持机制，结合种间比较，揭示恒频和调频蝙蝠发声学习的适应进化。本研究将提供蝙蝠发声学习的行为生态证据，促进蝙蝠发声学习领域研究进展，丰富哺乳动物发声学习理论，为动物文化多样性保护和人类语言的起源与进化研究提供科学依据。

发声学习对于哺乳动物的配偶选择、亲代识别、生态适应具有重要意义，同时，不同动物类群的发声学习研究有助于揭示人类语言起源。蝙蝠具有高度复杂的社群结构，主要依靠声信号在黑暗环境中活动，是开展哺乳动物发声学习研究的理想模式生物。本研究选择具有不同听觉反馈机制的恒频和调频蝙蝠为研究对象，利用野外和室内控制实验，结合分子生物学技术，开展其发声学习行为及进化驱动力研究。结果表明：（1）马铁菊头蝠可以通过回声定位声波和交流声波进行同类的性别、年龄和个体识别，暗示声波识别压力可能驱动了马铁菊头蝠发声学习能力的进化；（2）中蹄蝠声波发育和发声学习研究表明，中蹄蝠幼蝠隔离声波类型多样，随发育其声学参数产生变化并逐渐趋于成体交流声波类型；首次发现隔离声波在发育过程中存在音节间的融合现象；推测上调频型隔离声波能够编码幼蝠个体信息便于母蝠识别；幼蝠回声定位声波与隔离声波有着不同的起源和发育轨迹；通过发育后期幼蝠回声定位和交流声波的回放实验暗示其具有发声学习能力；（3）东方蝙蝠的声波发育和发声学习的研究表明，双胞胎幼蝠隔离声波受遗传因素影响，在发育过程中，声波特征的变化受发声学习的影响，但对于回声定位声波，成熟效应决定了回声定位声波的发育；此外，回放组与非回放组间的基因表达差异分析结果显示，回放组和非回放组的个体分别聚类，暗示了两组蝙蝠个体不同的基因表达模式，对揭示蝙蝠发声学习的分子基础提供了数据支撑。本研究为翼手目声学研究增加了行为学证据，在丰富哺乳动物声音发育及发声学习研究的同时，进一步证实了翼手目可作为哺乳动物语言研究的模式类群,为后续的同类研究提供重要的借鉴和参考。