近日，中国科学院成都生物研究所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有重要基础科学价值，于3月15日在国际学术期刊《美国科学院院刊》上发表。
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。但是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挑战。
黑蹼树蛙隶属于树蛙科，常年生活在热带雨林树冠层，是典型的树栖蛙类。2021年，研究人员在云南野外科学考察研究中发现，黑蹼树蛙栖息在两米至十余米高的树上，并能滑翔到其他树梢或树下水塘中进行躲避或繁殖。据记录，其最高栖息高度达57米，为目前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，因此又被称为“飞蛙”。
研究人员选择了无蹼的宝兴树蛙跟它做对比，开展滑翔行为学实验。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。
蹼是如何形成的？
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的时候，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。
本研究还发现，树蛙中调控角蛋白和细胞骨架形成的PPL基因受到正选择，且存在树蛙属内保守的氨基酸替换，这可能有助于树蛙攀爬相关性状——吸盘的形成。壁虎的刚毛主要由β角蛋白扩张形成，而树蛙指/趾尖吸盘的主要结构蛋白为α角蛋白。有趣的是，α角蛋白同样是哺乳动物和人类毛发纤维最主要的成分之一。这些祖先角蛋白可能在早期四足动物需要皮肤强化的区域中表达，而随后分化为支持两栖动物和哺乳动物不同的适应性结构。