适应性进化是达尔文自然选择学说的核心，主要是研究自然界的生物如何为了适应环境的变化而进化出一系列的结构和功能。分子生物学的诞生给适应性进化的研究带来了新的契机，使得人们能够从生物大分子的水平来揭示适应性进化的内在遗传机制。近年来，新一代测序技术的发展，大量基因组和转录组数据的涌现，使得从整个通路中多个分子、多个区域来揭示复杂性状的适应性进化遗传机制成为可能。另外，结合影像学、神经生物学等技术手段，可实现从结构、功能及分子机制等多方面系统地揭示适应性进化的机制。　　翼手目(Chiroptera)俗称“蝙蝠”，是唯一能够飞行的哺乳动物，《物种起源》中就曾详细讨论蝙蝠是如何进化出飞行的能力，加之翼手目内存在着显著的感觉分化，使之成为适应性进化研究的绝佳素材。在本文研究篇的第一部分（第四章），我们首先着眼于翼手目内显著的感觉功能分化——暗视觉的分化，即:以旧大陆果蝠(Old-World fruit bats)为代表的大蝙蝠亚目，眼睛大且视觉发达;反之，小蝙蝠亚目，眼睛小且视觉退化，具有发达的回声定位能力;而同样隶属小蝙蝠亚目的墓蝠（Taphozous melanopogo）既具有发达的回声定位能力，也利用视觉进行定位。为了更好地理解翼手目内暗视觉适应性进化的机制，我们首先利用锰离子增强磁共振(MEMRI)成像技术扫描翼手目大脑结构，定位初级视觉皮层，并发现视觉发达的大蝙蝠具有较大的上丘（参与视觉信息处理）（上下丘体积比约3∶1），回声定位发达的小蝙蝠具有较大的下丘（参与听觉信息的处理）（上下丘体积比约为1∶7），揭示了翼手目暗视觉分化的结构基础;接着利用闪光诱发电位技术，测得四种蝙蝠的视觉阈值，发现视觉能力的大小为:狐蝠科蝙蝠＞墓蝠＞中菊头蝠（小蝙蝠亚目，回声定位），进一步对蝙蝠的视觉能力进行了量化;最后利用转录组测序技术(RNA-seq)对5种蝙蝠的视网膜转录组进行测序，从序列变异（正选择、趋同/平行进化）和表达两方面进行了适应性信号检测，并发现墓蝠眼部基因的转录组水平表达模式和狐蝠科更为相近。这项研究着眼于整个视觉通路，从结构、功能和分子机制等多角度系统得阐述了翼手目暗视觉分化的机制，为复杂性状的适应性进化机制的研究提供了良好的范本。　　嗜神经病毒是一类通过创口或者粘膜感染宿主外周神经系统，沿神经通路进入中枢神经系统，并特异性跨突触传播、感染的病毒统称，目前结合基因操纵手段改造后被广泛应用在神经环路的标记上。大脑是感觉信息加工处理的重要场所，磁共振成像的结果表明暗视觉能力不同的蝙蝠在大脑结构上存在差异，且已有研究报道，进化出飞行能力的蝙蝠内嗅皮层及背侧海马中与空间信息编码相关的Theta波段与大鼠是不同。由此，我们猜想感觉功能分化的翼手目内及翼手目和大鼠之间在大脑神经环路的连接上存在一定的差异。在研究篇的第二部分（第五章），我们尝试利用嗜神经病毒追踪系统，分别使用伪狂犬病毒(pseudorabies，PRV)和狂犬病毒(rabies，RV)改造后的单突触示踪系统标记视听觉神经环路和海马背侧神经环路。遗憾的是，这两种病毒系统在蝙蝠身上均不工作，但这项研究为同类研究的开展提供了一定的参考作用。接着对视觉发达和回声定位发达的棕果蝠(Rousettus leschenaulti)和三叶蹄蝠(Aselliscus stoliczkanus)视听皮层及背腹侧海马等在内的不同脑区的转录组进行测序，通过基因共表达网络的构建，检测出和脑区相关的基因共表达模块（第六章）。　　果蝇是人类研究的最为透彻的模式生物之一，被广泛应用在遗传、发育、生理和行为等方面的研究，是适应性进化研究极好的素材。前人对发育过程中引起表型差异的机制的研究表明调控序列的突变在表型进化中起着非常重要的作用。然而通过对基因组数据的分析，发现蛋白编码基因在进化中受到的正选择作用在表型进化中的作用被低估了。同样，新基因的作为进化革新的另一大重要原材料，在发育过程中引起了显著的表型变化。为此，我们使用目前已公布的黑腹果蝇59个不同发育时期及不同组织的转录组数据，通过基因共表达网络的分析，构建基因共表达模块，发现新基因（重复基因、孤儿基因和lncRNAs）和正选择基因富集的模块与某些表型特征形成的发育时期有显著的相关性（第七章）。　　综上，本文利用闪光诱发电位、锰离子增强磁共振及转录组测序等多种方法，从结构、功能和分子机制等多个角度系统阐释翼手目内暗视觉适应性进化的机制（第四章）;为进一步揭示翼手目适应性进化的神经网络结构基础，我们利用嗜神经病毒示踪系统标记棕果蝠的神经环路，这一项研究为同类研究提供了一定的参考作用（第五章）;其后，我们利用转录组测序手段，对视觉发达和回声定位发达的两种蝙蝠不同脑区的转录组进行测序，通过基因共表达网络的构建，检测出和脑区相关的基因共表达模块（第六章）;最后我们以模式动物果蝇为研究对象，利用其不同发育时期和不同组织的转录组数据，分析发现新基因和正选择基因在发育中起着重要作用（第七章）。