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为探究蝙蝠鱼（Batoidea）胸鳍形状演化的驱动因素，研究人员分析其胸鳍骨骼形态，发现栖息地和游泳模式影响胸鳍演化。
在神秘的海洋世界里，鱼类的形态各异，其中蝙蝠鱼（Batoidea）作为软骨鱼类中种类繁多的一支，格外引人注目。它们有着独特的身体形态，背腹扁平的身体搭配上宽阔的胸鳍，宛如海洋中的 “飞行者” 。蝙蝠鱼的胸鳍不仅是它们在水中游动的关键器官，其形态还与多种因素息息相关。然而，目前对于蝙蝠鱼胸鳍形态差异的驱动因素，以及这些差异与模块性和表型整合（phenotypic integration）之间的联系，科学家们尚未完全明晰。
为了解开这些谜团，来自墨西哥国立自治大学（Universidad Nacional Autónoma de México）、维也纳大学（University of Vienna）等多个研究机构的研究人员，如 Faviel A. López?Romero、Eduardo Villalobos?Segura 等，展开了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Evolutionary Ecology》上，为我们揭示了蝙蝠鱼胸鳍骨骼演化的奥秘。
研究人员主要运用了几何形态测量学（geometric morphometrics）和系统发育比较方法（phylogenetic comparative methods）。他们从多个博物馆的藏品中收集了蝙蝠鱼和鲨鱼的内部解剖信息，包括 X 光片、CT 扫描数据等，构建了包含 362 个标本的数据集，其中蝙蝠鱼标本 330 个，代表 194 个物种，鲨鱼标本 32 个，代表 17 个物种。同时，他们还利用系统发育重建（phylogenetic reconstruction）确定了不同物种间的进化关系。
研究结果
- 胸鳍形状变化：通过主成分分析（Principal Component Analysis）和系统发育对齐成分分析（PACA）发现，不同种类的蝙蝠鱼在胸鳍形状上存在明显差异。例如，在第一主成分（PAC1）中，一些种类的胸鳍表现为前鳍骨（propterygium）和后鳍骨（metapterygium）伸长，喙状骨棒（coracoid bar）短且关节处细长；而在另一些种类中，喙状骨棒则向两侧延伸且变细。
- 系统发育信号：研究表明，当考虑所有胸鳍结构时，不同类群之间的分离最为明显。但单独分析每个结构时，系统发育信号会有所变化。其中，喙状骨棒和前鳍骨在不同类群间有较好的区分度，尽管存在部分重叠。
- 形态差异：在不同类群中，电鳐目（Torpediniformes）的形态差异最大，而锯鳐目（Squatiniformes）最小。有趣的是，尽管鲼形目（Myliobatiformes）和鳐形目（Rajiformes）物种繁多，但它们的形态差异却较低。从时间上看，蝙蝠鱼胸鳍骨骼的形态差异从侏罗纪开始逐渐增加，在白垩纪达到最大值，随后在白垩纪 - 古近纪灭绝事件（KPg extinction event）中急剧下降，之后又从始新世开始持续上升。在不同栖息地中，礁区和陆架区的物种形态差异较高，深海和淡水物种较低。在游泳类型方面，轴向波动（axial-undulatory）游泳的物种形态差异最大，摆动（oscillatory）游泳的物种最小。
- 进化速率：研究发现，不同蝙蝠鱼目的进化速率存在差异。一些灭绝类群如硬吻锯鳐科（sclerorhynchids）和现存的鳐形目进化速率呈正向变化，而鲼形目则呈负向变化。在不同栖息地中，礁区物种的喙状骨棒和前鳍骨进化速率较高；在游泳类型方面，摆动游泳的物种喙状骨棒进化速率最高。
- 形态趋同：通过趋同测试发现，鲨鱼和蝙蝠鱼之间没有明显的趋同现象，但在一些灭绝和现存的类群之间存在趋同，如侏罗纪蝙蝠鱼和现生犁头鳐目，以及硬吻锯鳐科、锯鳐科和锯鲨目之间。
- 模块性和整合：模块性分析表明，胸鳍的各个骨骼元素倾向于独立变化，鲼形目和鳐形目的模块性信号较高。整合测试显示，鳐形目和鲼形目在现存蝙蝠鱼中整合度最高，现存蝙蝠鱼的整合度高于灭绝种类。
研究结论与意义
这项研究表明，蝙蝠鱼胸鳍骨骼的演化在每个组成元素上都有不同的速率，这反映在各骨骼元素随时间的形态差异模式中。从侏罗纪开始出现的类似吉他鱼的形态，在其演化过程中多次出现，这是趋同进化的结果，可能也影响了过去对其系统发育关系的研究。此外，研究还发现，一些类群的极端形态和较低的差异度可以用表型整合过程来解释，即外部形态可以在不同的形状和环境中发展。这一研究为理解蝙蝠鱼的进化历程提供了重要依据，也为后续研究鱼类形态演化与生态适应的关系奠定了基础。
总的来说，该研究通过多方面的分析，深入探讨了蝙蝠鱼胸鳍骨骼的演化，为我们呈现了一幅精彩的进化画卷，让我们对海洋生物的多样性和演化机制有了更深入的认识。
