在人类发明声纳的数百万年前，蝙蝠和齿鲸已经掌握了相同技巧的生物学版本——回声定位。通过计算它们叫声的回声时间，一个群体毫不费力地飞越最黑暗的天空，另一个群体则在最浑浊的水中游弋。两个如此不同的哺乳动物群体竟然进化出相同的技巧，这已经足够令人惊奇，但这种相似性并不仅仅停留在表面。
蝙蝠和鲸鱼的回声定位能力，尽管细节上有所不同，但都依赖于同一个基因——*Prestin*——的相同变化。这些变化产生了如此相似的蛋白质，以至于如果你根据它们的氨基酸序列绘制一个家谱，蝙蝠和齿鲸会最终归入同一个紧密相连的群体，而排除不使用声纳的其他蝙蝠和鲸鱼。
这是“趋同进化”迄今为止最引人注目的例子之一，不同生物群体独立进化出相似的行为或身体部位，以应对相似的进化压力。
越来越多的研究表明，表面上的趋同——比如拥有毒液、拥有智慧或缺乏珐琅质——源于更深层次的基因相似性。但这一发现以一种令人愉快的讽刺方式显得尤为特别。它是由两个科学家团队独立完成的，他们各自得出了相同的结果。第一作者的名字甚至几乎相同。这些人对趋同是认真的！
华东师范大学的刘洋此前曾表明，回声定位蝙蝠共享非常相似的*Prestin*版本，即使是亲缘关系很远的物种也是如此。这一次，他对更多的蝙蝠以及各种鲸鱼的基因进行了测序。其中包括使用声纳的齿鲸（海豚、鼠海豚、虎鲸和抹香鲸）和不使用声纳的须鲸。
基于这些*Prestin*版本的DNA序列，刘洋绘制了一棵哺乳动物家谱（一个“系统发育树”）。它看起来和预期的一样，鲸鱼和蝙蝠各自聚集在不同的家族群体中。但将序列转换为氨基酸后，情况发生了巨大变化。突然间，家谱变得完全具有误导性。回声定位哺乳动物，无论是蝙蝠还是鲸鱼，都被视为近亲，而排除了它们真正的进化亲属。
密歇根大学的李英（明白我的意思了吧？）也发现了类似的结果。她对瓶鼻海豚的*Prestin*基因进行了测序，并将其与其他哺乳动物的序列进行比较。她再次发现，*Prestin*序列将海豚定位为回声定位蝙蝠的近亲，而不是与它*实际*关系更密切的物种，例如牛。
乍一看，在基因层面上看到如此强的趋同可能显得奇怪。毕竟，蝙蝠和齿鲸的回声定位方式非常不同。蝙蝠通过声带产生声纳脉冲，而鲸鱼则通过鼻骨传递空气。蝙蝠通过空气发出叫声，鲸鱼则通过水发出叫声。单个基因无法解释这些产生方式的差异。
相反，*Prestin*的作用在于*检测*反弹的回声。它在耳朵的“外毛细胞”中被激活，这些细胞使哺乳动物能够听到高频声音。在回声定位物种中，这些细胞比正常细胞更短更硬，使它们对回声定位中使用的超声波频率极其敏感。李英认为，*Prestin*的变化可能有助于调整回声定位动物的外毛细胞以适应高音调噪音。
刘洋使用他的序列重建了所有蝙蝠祖先和所有鲸鱼祖先的*Prestin*可能是什么样子。与这些原始版本相比，回声定位物种积累了相同的14个氨基酸变化，无论它们是长有翅膀还是鳍状肢。似乎哺乳动物听到生物声纳所需的超声波，方式非常有限，甚至可能只有一种。
这些氨基酸变化对*Prestin*蛋白质到底做了什么，以及它们如何导致回声定位的进化，是一个留待以后解决的谜团。看看这些变化是否已经开始出现在其他具有更原始声纳形式的动物（如油鸟、金丝燕、鼩鼱和马岛猬）的*Prestin*基因中，也将是很有趣的。
参考文献
Liu et al. 回声定位蝙蝠和海豚之间的趋同序列进化。Current Biology，待刊。
Li et al. 听力基因Prestin将回声定位蝙蝠和鲸鱼联系起来。Current Biology，待刊。
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