15日，央视新闻用约1分半的时间，讲述了一种会滑翔的“飞蛙”为什么会“飞”。这种会滑翔的“飞蛙”，正是生活在我国云南省西双版纳地区的黑蹼树蛙。
该项研究成果的背后团队，是中国科学院成都生物研究所李家堂研究团队。历经四五年时间，李家堂研究团队以云南西双版纳地区的“飞蛙”——黑蹼树蛙为研究对象，解析了“飞蛙”树栖适应性复杂性状的遗传基础，阐明了与其滑翔行为相关表型的调控机制。
该成果对人类并指症等相关疾病的防治和治疗，以及相关仿生机制运用场景有着重要基础科学价值，于3月15日在国际学术期刊《美国科学院院刊》上发表。
▲李家堂研究团队（前排左五为李家堂）
“网红”树蛙
“飞”下10米高台不是事儿
在西双版纳勐远仙境的热带雨林中，有一种树蛙。该蛙全身碧绿，身体扁平，脚上有宽大的黑色蹼，它们就是“黑蹼树蛙”。
黑蹼树蛙在树蛙中，算是一个“网红”般的存在。
2021年，据报道，有科研人员在云南西双版纳野外科学考察研究时，在一棵望天树的57米高处发现一只黑蹼树蛙，刷新了树栖蛙类停留高度的最高记录。黑蹼树蛙具有强大的滑翔能力，从高处向低处滑翔时，蹼完全张开。网友们也将这种会滑翔的“飞蛙”称作“望天神蛙”。
▲黑蹼树蛙 张海华 摄
如果要了解黑蹼树蛙的“上树”史，那就要追溯到恐龙大灭绝时代。
李家堂告诉红星新闻记者，黑蹼树蛙常年生活在热带雨林树冠层，是典型的树栖蛙类。在白垩纪末期大规模物种灭绝事件后，无尾目多个科的一些物种独立演化出了攀爬和滑翔的相关功能，成功地“上树”了，黑蹼树蛙就是其中的代表性物种。“树栖生活拓展了物种对垂直空间资源的利用，有助于它们躲避天敌，获取丰富的食物资源等。但森林环境复杂的立体结构也对动物的运动能力提出了严苛的要求。”
据估算，黑蹼树蛙能够滑翔15米甚至更远的距离。“相较于其他蛙类，黑蹼树蛙最大的特征在于指（趾）间宽大的蹼。”那么，黑蹼树蛙这么强大的滑翔能力，是否与蹼有关？
李家堂介绍，根据蹼占指（趾）间区域的比例，可以将蹼从弱到强划分为无蹼、半蹼、全蹼以及满蹼等类型。研究团队选择了蹼很弱的宝兴树蛙和蹼很发达的黑蹼树蛙做对比，开展滑翔行为学实验。
实验时，研究人员分别设置了1、1.5和2米的高台，让两种树蛙分别落下并记录运动轨迹。
结果发现，黑蹼树蛙在下降过程中会尽力撑开四肢，依靠满蹼维持空气动力学平衡，使其身体与水平面夹角始终小于宝兴树蛙。而宝兴树蛙则更像是在“跳楼”。这一结果提示蹼是树蛙滑翔行为的关键性状。在“飞蛙”滑翔过程中，张开的蹼足像滑翔伞一样支持其向前滑翔十几米远，并平稳降落在另一棵树上。
探寻蛙蹼发育过程
为人类并指症等相关疾病提供重要基础材料
滑行靠“蹼”，这种蛙有什么特别的成长经历？探寻蛙蹼的发育过程，对人类又有什么意义？
李家堂告诉记者，人的手脚都有五根手指（脚趾），不过，在发育的过程中，我们的手指并不是一根根长出来的，而是在肢体发育到一定阶段，指间区域的细胞出现大规模凋亡，继而“刻画”出了手指和脚趾。
在这个过程中，指间区域细胞凋亡相关基因的表达调控起到至关重要的作用。抑制指间细胞凋亡相关信号通路会导致并指、指骨畸形等疾病，同时也是鸭子的蹼足和蝙蝠的翼膜等物种相关性状形成的关键机制。然而，这种指间凋亡机制仅在羊膜动物中参与五指形成，而在两栖动物中极为少见。
“两栖动物蹼足的形成是由指和指间区域生长速率异质性决定的。”即，当指的生长远远快于指间区域的时候形成无蹼，而在指和指间区域具有相似生长速率的时候形成全蹼甚至满蹼。“这种指和指间区域生长速率异质性是一种更基础的塑造五指形态的机制。”他说，作为一种复杂性状，蹼足不是由单一基因控制的，而是通过多基因之间复杂的调控机制形成的。为了揭示这种调控机制，研究人员选择了两个极端，即蹼很发达的黑蹼树蛙（满蹼）和蹼很弱的宝兴树蛙为研究对象开展研究。