Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen

Ein internationales Team aus 137 Forschenden aus 64 Ländern, darunter Wissenschaftlerinnen des Museums für Naturkunde Berlin, hat genetische Daten und Fossilien kombiniert und damit gezeigt, dass Fledermäuse – und somit auch die Flugfähigkeit der Säugetiere – vermutlich vor rund 65 Millionen Jahren in Europa entstanden sind.

„Mit unserem Ansatz können wir die Evolution fossiler und heute lebender Arten gemeinsam rekonstruieren. So lässt sich etwas erreichen, was mit bisherigen Methoden nicht möglich war: Wir können unter Berücksichtigung der genomischen Daten die älteste Gruppe fossiler Fledermäuse identifizieren und nachvollziehen, wann und wo die Fledermäuse entstanden sind“, erklärt Prof. Liliana M. Dávalos von der Stony Brook University, eine der Hauptautorinnen der Studie.

Die Ergebnisse widersprechen bisherigen Hypothesen, die den Ursprung der Fledermäuse in Asien, Afrika oder Nordamerika vermuteten. Frühe Vertreter der Fledermäuse breiteten sich zunächst von Europa nach Afrika aus. So entstand ein europäisch-afrikanischer Ausgangsraum, von dem aus die Tiere schließlich Asien, Amerika und Australien besiedelten.

Das Forschungsteam, das im Rahmen des internationalen Bat1K-Konsortiums zusammenarbeitet, stellte die bislang umfangreichste Sammlung hochwertiger Fledermausgenome zusammen. Sie umfasst 103 Arten und repräsentiert alle 21 derzeit anerkannten Fledermausfamilien.

„Wir haben modernste DNA-Sequenzierungsverfahren und computergestützte Methoden kombiniert, um diese Genome zu entschlüsseln, miteinander zu vergleichen und die darin enthaltenen Gene zu identifizieren“, erklärt Prof. Michael Hiller vom Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt, einer der Hauptautoren der Studie. Zusätzlich bezogen die Forschenden 44 fossile Fledermäuse aus verschiedenen Regionen der Welt in ihre Analysen ein, um die Evolutionsgeschichte der einzigen aktiv fliegenden Säugetiere zu rekonstruieren.

Fledermäuse gehören zu den außergewöhnlichsten Säugetieren der Erde. Sie sind die einzigen Säugetiere, die zum aktiven Flug fähig sind. Die meisten Arten orientieren sich und jagen selbst in völliger Dunkelheit allein mithilfe von Schall. Mit mehr als 1.500 Arten, die nahezu weltweit verbreitet sind, stellen Fledermäuse rund ein Fünftel aller heute lebenden Säugetierarten. Als Bestäuber, Samenverbreiter und Vertilger großer Mengen von Schadinsekten erfüllen sie wichtige Funktionen in zahlreichen Ökosystemen. „Diese außergewöhnliche Sammlung genomischer Daten ist das Ergebnis jahrelanger internationaler Zusammenarbeit im Rahmen von Bat1K. Sie ermöglicht es uns nun endlich, zu verstehen, wie sich die bemerkenswerten biologischen Eigenschaften der Fledermäuse entwickelt haben“, erklärt Prof. Sonja Vernes von der University of St Andrews, Mitbegründerin von Bat1K und eine der Hauptautorinnen der Studie.

Darüber hinaus weisen viele Fledermausarten eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten auf und erreichen gemessen an ihrer Körpergröße ein außergewöhnlich hohes Lebensalter. Die im Rahmen der Studie zusammengestellten Genomdaten liefern erstmals einen robusten evolutionären Bezugsrahmen, um die genetischen Grundlagen dieser Eigenschaften zu untersuchen. Langfristig könnten die Erkenntnisse auch für die Erforschung des Alterns, des Immunsystems und der Krankheitsresistenz beim Menschen von Bedeutung sein.

Trotz ihrer außergewöhnlichen Biologie und ihrer großen ökologischen Bedeutung waren einige der grundlegendsten Fragen zur Evolution der Fledermäuse jahrzehntelang ungeklärt: Woher stammen Fledermäuse? Wie sind die verschiedenen Familien miteinander verwandt? Wann entstanden die Flugfähigkeit und die Echoortung? Und wie entwickelten sich jene besonderen Eigenschaften, die Fledermäuse von anderen Säugetieren unterscheiden?

Die neue Studie liefert Antworten auf viele dieser seit Langem diskutierten Fragen. Mithilfe neuartiger Analysemethoden untersuchte das Forschungsteam die Genom- und Fossildaten und rekonstruierte den Stammbaum der Fledermäuse. Dabei konnten mehrere langjährige Kontroversen über die Verwandtschaftsverhältnisse der großen Fledermausgruppen geklärt werden.

„Es ist außergewöhnlich, dass wir nach Jahrzehnten der Forschung und widersprüchlichen Ergebnissen endlich über einen robusten Stammbaum verfügen, mit dem wir nachvollziehen können, wie sich die einzigartigen Eigenschaften der Fledermäuse entwickelt haben. Gleichzeitig haben wir nun die Genomdaten, um die molekularen Grundlagen dieser bemerkenswerten Anpassungen zu entschlüsseln, und wissen, an welcher Stelle des Stammbaums die fossilen Fledermäuse einzuordnen sind“, erklärt Prof. Emma Teeling vom University College Dublin, Mitbegründerin von Bat1K und eine der Hauptautorinnen der Studie.

Die Untersuchung ist die bislang größte Studie, die genetische Daten und Fossilien von Fledermäusen gemeinsam analysiert. Der Aufbau dieses umfangreichen Datensatzes erforderte Proben, die über Jahrzehnte hinweg weltweit gesammelt wurden. Darunter befinden sich auch Vertreter einiger der seltensten und ungewöhnlichsten Fledermausfamilien, die in besonders abgelegenen Regionen der Erde vorkommen.

Die Fossilien liefern zudem wichtige Hinweise auf eine weitere lange ungeklärte Frage: Wann entwickelte sich die Echoortung der Fledermäuse? Die Einordnung der fossilen Fledermaus Vielasia in einen der ältesten Zweige des Fledermausstammbaums deutet darauf hin, dass die Echoortung bereits vor der Aufspaltung der heutigen Fledermauslinien entstanden ist. Demnach entwickelten sich zwei der charakteristischsten Merkmale der Fledermäuse – Echoortung und aktiver Flug – bereits sehr früh in ihrer Evolutionsgeschichte. Diese Fähigkeiten könnten entscheidend zum außergewöhnlichen evolutionären Erfolg der Fledermäuse während der vergangenen 65 Millionen Jahre beigetragen haben.

Das Forschungsteam rekonstruierte außerdem das Genom des gemeinsamen Vorfahren der Fledermäuse und gewann damit Einblicke in die genetische Ausstattung des ersten flugfähigen Säugetiers. „Diese Ressource ermöglicht es der wissenschaftlichen Gemeinschaft, unterschiedlichste Formen genetischer Variation zu untersuchen – von Veränderungen einzelner DNA-Bausteine bis hin zu Abschnitten mit Hunderten oder Tausenden von Basenpaaren, die in einer Abstammungslinie fehlen, in einer anderen jedoch vorhanden sind. Damit können wir erforschen, welche genetischen Veränderungen zur enormen Vielfalt der heutigen Fledermäuse und zur Entstehung ihrer einzigartigen Eigenschaften beigetragen haben“, erklärt Prof. David Ray von der Texas Tech University, einer der Hauptautoren der Studie.

Die Studie schafft damit eine umfassende genetische und evolutionäre Grundlage, um zu untersuchen, wie sich in einer Säugetierlinie der aktive Flug, eine hoch entwickelte Echoortung, außergewöhnliche Langlebigkeit und besondere Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten entwickeln konnten. Sie eröffnet neue Möglichkeiten, die genetischen Grundlagen dieser Eigenschaften zu entschlüsseln – mit einem Erkenntnispotenzial, das weit über die Fledermausforschung hinausreicht.

Schnelle Fakten

● Größte Studie ihrer Art: 103 Fledermausgenome und 44 Fossilien, zusammengetragen und analysiert von 137 Forschenden aus 64 Ländern.
● Ursprung in Europa: Fledermäuse entstanden vermutlich vor rund 65 Millionen Jahren in Europa – und nicht, wie bisher angenommen, in Asien, Afrika oder Nordamerika.
● Echoortung und Flugfähigkeit entwickelten sich bereits früh in der Evolution der Fledermäuse.
● Die Evolutionsgeschichte der Fledermäuse wurde neu rekonstruiert und jahrzehntelang umstrittene Verwandtschaftsverhältnisse geklärt.
● Das Genom des gemeinsamen Vorfahren aller heute lebenden Fledermäuse wurde erstmals rekonstruiert.
● Die Ergebnisse schaffen eine neue Grundlage für die Erforschung der außergewöhnlichen Langlebigkeit und Krankheitsresistenz von Fledermäusen – mit potenzieller Bedeutung für die Alterns- und Krankheitsforschung beim Menschen.

Über Bat1K
Das Bat1K-Konsortium ist eine internationale Forschungsinitiative mit dem Ziel, hochwertige Referenzgenome für alle heute lebenden Fledermausarten zu erstellen und zu analysieren. Die vorliegende Studie bildet die erste Phase dieses Projekts. Weitere Informationen unter www.bat1k.com

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Originalpublikation:
Reference genomes and fossils revise bat family phylogeny and biogeography
Zeitschrift: Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-11007-3