云南西双版纳热带雨林地区的一类树蛙，保持着目前树栖蛙类停留高度的最高纪录。它们喜欢生活在树冠层，最高栖息高度可达57米。这类树蛙具备强大的滑翔能力，纵身一跃，张开的蹼足就像迎风打开的滑翔伞，助力其“飞”越十余米远并平稳降落，因此这种树蛙也获得了“飞蛙”的美名。
近日，中国科学院成都生物研究所李家堂团队等以这种“飞蛙”——黑蹼树蛙为研究对象，解析了其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的表型的调控机制。该成果对动物特殊功能的仿生研究和人类并指症等相关疾病的防治有重要价值。3月30日，相关成果以封面文章形式发表于美国《国家科学院院刊》。
从2004年开始，李家堂就跟随赵尔宓院士开始树蛙相关的研究。最早是“摸家底”——开展长期的野外观察，进行大量的分类学相关工作。随着测序技术和分子生物学的发展，从2006年开始，李家堂跟随张亚平院士开始了分子进化的相关研究。尤其当基因组学测序技术在野生动物研究领域推广后，他就琢磨着是否能以此解析树蛙特殊性状背后的分子调控机制。
生活在西双版纳热带雨林、拥有多种典型特性的黑蹼树蛙是最佳的研究对象。
团队猜测，滑翔这一行为与黑蹼树蛙的蹼足有关。根据蹼占指/趾间区域的比例，可将蛙的蹼划分为无蹼、半蹼、全蹼和满蹼等类型，黑蹼树蛙的蹼则属于满蹼。为证实蹼与滑翔的关系，团队找来了蹼较弱的宝兴树蛙，对两者进行滑翔行为实验。研究人员分别设置了1米、1.5米和2米的跳台，让两类树蛙从跳台落下并记录运动轨迹。结果发现，黑蹼树蛙“降落”时会尽力撑开四肢和蹼足，轨迹形成一定弧度，且四肢与水平面的夹角明显更小。
实验确认，蹼在树蛙滑翔这一行为中起到了关键作用。
为解析这一调控机制，团队又提取了黑蹼树蛙和宝兴树蛙蹼足各个生长期的RNA，进行对比研究。李家堂研究团队成员、论文第一作者吴威告诉《中国科学报》，在蝌蚪登陆前后，其肢体整体长度仍不足1厘米，但该时期趾间蹼基本长满。
此次研究首次获取了“飞蛙”高质量基因组序列，结合两种树蛙四肢发育过程的转录组数据，并通过比较基因组学和时序基因共表达网络分析，发现Wnt信号通路相关基因参与了蹼的生长和发育，对树蛙滑翔相关性状的形成起到了关键作用。
值得一提的是，黑蹼树蛙的卵也非常特别。“不同于常见的青蛙卵，黑蹼树蛙的卵就像肥皂泡，卵粒在里面均匀分布。”团队测定发现，“肥皂泡”里含有凝集素，且有保水抗菌的成分。
审稿人认为，研究团队开展了详实且严谨的研究，采用多学科方法，在行为学、肢体发育、形态比较、基因组学等方面开展了大量的工作，尤其是形态学和行为学比较实验的设计很巧妙，研究所产生的高质量数据将是重要的资源。此外，该工作解析了树蛙树栖适应背后的分子机制，对树蛙科物种垂直生态位适应提出了重要见解。