蝙蝠和鳥類的翅膀雖然都能助其翱翔天空，但其演化過程卻大不相同。最新研究發現，蝙蝠翅膀與腿部的演化是緊密相關的，這可能限制了牠們像鳥類一樣廣泛適應各種生態環境的能力。

蝙蝠是一群多樣性極高的動物，無論是爬上其他動物吸血、從樹葉間捕捉昆蟲，還是像蜂鳥一樣盤旋於熱帶花朵間吸食花蜜，蝙蝠都能依賴不同形態的翅膀來完成這些行為。然而，為何我們從未見過像鴕鳥那樣無法飛行、而在地面奔跑的蝙蝠，或像信天翁般長期生活於海洋上的蝙蝠呢？

與鳥類不同，蝙蝠的翅膀與腿的演化是密切相關的，這可能限制了牠們在生態位上的多樣性發展。圖片來源：康奈爾大學 Jason Koski
康奈爾大學的研究團隊或許找到了答案。他們發現，與鳥類不同，蝙蝠翅膀與腿部的演化是相互聯繫的，這使它們難以像鳥類那樣適應多樣的生態角色。

研究人員原本預期蝙蝠的演化過程會與鳥類相似，即翅膀與腿部會獨立演化，從而更靈活地適應各自的功能需求。但結果大相逕庭，這一發現令研究團隊感到相當驚訝。該研究由康奈爾大學生物醫學科學系助理教授Brandon Hedrick和博士後研究員Andrew Orkney共同完成，並於11月1日發表於《自然生態與演化》期刊上。

研究團隊測量了來自世界各地111種蝙蝠和149種鳥類的翅膀與腿骨的長度，數據來源包括博物館的標本X光影像，部分標本來自康奈爾大學脊椎動物博物館。研究顯示，無論是蝙蝠還是鳥類，同一物種中，翅膀內的骨骼（如指骨、橈骨、肱骨）或腿部內的骨骼（如股骨、脛骨）形狀之間都有著高度相關性。然而，當比較翅膀與腿部之間的相關性時，鳥類幾乎沒有關聯，而蝙蝠的關聯性卻非常強。
受限與腿部結構的關聯

鳥類的翅膀與腿是獨立演化的，而蝙蝠的翅膀和腿的比例則是相互整合的。來源：Nature Ecology & Evolution (2024)
這意味著，蝙蝠的前肢（翅膀）與後肢（腿部）並未像鳥類那樣獨立演化，而是聯動變化的。例如，當蝙蝠的翅膀形狀發生改變時，其腿部也會相應地改變，這限制了它們適應新環境的能力。相比之下，鳥類翅膀和腿部的獨立演化，可能正是它們能夠在各種生態中大放異彩的原因。

這項研究結果也讓人不禁想起翼龍這類已滅絕的飛行爬行動物。翼龍擁有類似蝙蝠的膜質翅膀，並且其形態上更加多樣，從捕食昆蟲的小型物種到與恐龍體型相當的巨型物種應有盡有。研究人員提出疑問：「翼龍演化的成功秘訣究竟是什麼？」

隨著這項新發現，研究團隊開始重新深入研究鳥類骨骼的演化過程。雖然他們證明了鳥類翅膀與腿部的演化是相互獨立的，並且這可能是鳥類演化成功的重要原因之一，但究竟鳥類為何能達到這種獨立性，以及這種獨立演化是在何時發生的，仍有待進一步探索。

蝙蝠翅膀的多樣性不如鳥類，主要原因在於牠們翅膀與腿部的演化是緊密耦合的，這限制了牠們在適應不同生態位時的形態自由度。最新研究表明，鳥類與蝙蝠在飛行演化上走了一條截然不同的道路，鳥類的翅膀和腿部骨骼的演化則幾乎是彼此獨立的。

蝙蝠和鳥類翅膀的骨骼結構本身也有根本差異，蝙蝠翅膀由四根極度伸長的指骨以及上肢骨作為骨架，連接一塊有彈性的皮質翼膜構成。牠們的飛行是靠著精準控制這四根手指來改變翼膜形狀以進行高度靈活的操作。鳥類翅膀由三根癒合的手指骨和上肢骨作為骨架，並覆蓋著輕盈、可調節的羽毛。羽毛能夠快速替換，並且透過不同羽毛的排列和調節，能夠實現更多的不同翅膀形狀和更快的形態適應速度。

儘管蝙蝠仍然是一個多樣性極高的哺乳動物類群，但這種前肢-後肢的演化限制被認為是牠們在飛行和地面活動形態上多樣性不如鳥類的主要原因。