华盛顿大学 (UW)、伯克博物馆和石溪大学的研究人员在《皇家学会会刊 B》杂志上发表的一项新研究发现了有关中美洲蝙蝠和胡椒植物如何共同进化的重要线索互相帮助生存。

具体而言，该团队研究了胡椒果实在成熟时产生的挥发性有机化合物 (VOC) 的复杂混合物，以及这些 VOC 可能如何进化以吸引以气味为导向的短尾果蝠(卡罗利亚属)，后者随后吃水果并将种子排泄到景观中。几个世纪以来，植物与动物的相互作用引起了生物学家的关注，并且是维持热带生态系统生物多样性的关键。传播综合征假说——解释了植物和食果动物之间的互利关系如何导致共同进化——提出当动物是有效的种子传播者时，它们可能会选择果实与其感官能力(例如视觉、嗅觉)相匹配的特征(例如大小、颜色、气味)，反之亦然。然而，很少有研究针对水果气味等复杂特征测试这一假设。这项研究提供了蝙蝠驱动的水果气味进化的首批测试之一。

该研究基于在哥斯达黎加 La Selva 生物站实地考察期间收集的数据。在那里，派珀高度多样化，有 50 多种公认的物种。它也是三种 Carollia 物种(C. castanea、C. sowellii 和 C. perspicillata)常年数量最多的蝙蝠之一，并与大约 62种其他蝙蝠物种共存。

该团队花了数百小时从 Piper 中搜索和收集成熟的水果，以提取和量化构成其芳香气味的 VOC。同时，他们从活蝙蝠身上收集粪便样本，然后将它们放回野外，以确定蝙蝠吃的是哪种派珀物种以及吃了多少。研究人员还对野生蝙蝠进行了行为实验，他们提供了未成熟水果的选择，这些水果添加了在当地派珀植物中发现的最常见的 VOC。摄像机和麦克风记录了蝙蝠的进食行为和回声定位呼叫。

该团队发现 Piper 水果香味花束复杂多样。他们在 22 种派珀物种的成熟水果气味中识别并量化了 249 种挥发性有机化合物。在大多数物种的水果气味中发现了一些化合物，例如 α-石竹烯，它具有像肉桂或丁香一样的辛辣气味。其他的，如 2-庚醇，只在少数派珀物种中发现。饮食研究表明，虽然三种卡罗利亚物种对派珀作为食物来源的依赖程度各不相同，但都消耗了大量的少数派珀物种，以及其他许多物种。令人惊讶的是，这与 La Selva 的 Piper 物种的丰富程度无关，因此蝙蝠必须根据其他特征来选择 Piper 果实，而不仅仅是它们在整个景观中的代表性。该团队的行为实验为可能发生的事情提供了一些线索：

“这些发现表明，蝙蝠使用水果香味花束中的特定化学物质不仅是为了选择成熟的水果，而且是为了寻找构成它们大部分饮食的特定派珀物种。” 华盛顿大学生物学系教授兼伯克博物馆哺乳动物馆馆长 Sharlene Santana 博士说。“通过帮助它们与蝙蝠交流，这些化学信号很可能是这些植物中扩散综合征的一个组成部分。”

通过对水果气味化学和蝙蝠饮食数据的高级统计和进化分析，该团队进一步证明，化学多样性的进化模式和 Piper 水果气味中特定化合物的存在与蝙蝠消费和气味偏好的增加有关。这突出了蝙蝠食果对水果化学进化的潜在影响，这种关系有助于全球热带水果植物的极端多样性。

“在黑暗中飞行意味着蝙蝠无法通过视觉找到成熟的水果，而是依靠嗅觉，”石溪生态与进化系教授 Liliana Dávalos 博士说。“嗅觉是植物信号和蝙蝠果实消费之间的桥梁，找到蝙蝠响应的特定 VOC 为将嗅觉受体基因与重要的 VOC 匹配打开了大门，这在以前是不可能的。”

了解蝙蝠和辣椒植物之间的关系不仅有助于了解这些物种的共同进化，而且对雨林栖息地保护也有好处。Piper 是最早在森林间隙和边缘生长的植物之一，而 Carollia 作为 Piper 种子的主要传播者可以帮助恢复伐木地区的植物生命。

“我们当前和未来的工作是确定使蝙蝠能够检测水果气味的气味受体。这将使我们能够将这些关系的生态和进化与生理机制联系起来，”威斯康星大学生物学系教授 Jeffrey Riffell 说。