อันดับChiropteraซึ่งประกอบด้วยค้างคาวทั้งหมด ได้วิวัฒนาการการปรับตัวเฉพาะตัวของสัตว์ เลี้ยงลูกด้วยนม คือการบิน ปีกค้างคาวเป็น แขนขา หน้าของสัตว์สี่ ขาที่ดัดแปลง เนื่องจากค้างคาวเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโครงสร้างกระดูกในปีกของพวกมันจึงมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกับส่วนประกอบของกระดูกที่พบในแขนขาหน้าของสัตว์สี่ขาอื่นๆ จากการวิวัฒนาการแบบปรับตัว โครงสร้างเหล่านี้ในค้างคาวได้มีการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาหลายอย่าง เช่น นิ้วมีพังผืด การยืดแขนขาหน้า และการลดความหนาของกระดูก^{[ 1 ]} เมื่อเร็วๆ นี้ มีการศึกษาเปรียบเทียบการพัฒนาแขนขาหน้าของหนูและค้างคาวเพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานทางพันธุกรรมของการวิวัฒนาการทางสัณฐานวิทยา ดังนั้น ปีกค้างคาวจึงเป็น แบบจำลอง evo-devo ที่มีค่า สำหรับการศึกษาการวิวัฒนาการของความหลากหลายของแขนขาของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

การพัฒนาแขนขาของสัตว์สี่ขาเกี่ยวข้องกับโมเลกุลส่งสัญญาณหลายชนิด เช่นFGF , BMP , SHHและWNTสันเนื้อเยื่อชั้นนอกส่วนปลายสุดเป็นโครงสร้างที่พบที่ปลายสุดซึ่งกลายเป็นศูนย์กลางการส่งสัญญาณ ที่สำคัญ สำหรับการพัฒนาแขนขา^{[ 2 ]} น่าประหลาดใจที่พบว่าเส้นทางการส่งสัญญาณหลายเส้นทางที่ทราบกันว่ามีบทบาทในการพัฒนาแขนขาของสัตว์สี่ขา มีบทบาทในการพัฒนาแขนขาหน้าของค้างคาวเช่นกัน แต่จังหวะเวลา ความเข้มข้น และการแสดงออกของยีน เชิงพื้นที่ ของ ยีน ออร์โธล็อกัส บางตัว มีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากหนูก็เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเช่นกัน จึงสะดวกที่จะเปรียบเทียบสัณฐานวิทยาและการพัฒนาของแขนขาหน้าระหว่างหนูและค้างคาว การเปรียบเทียบเหล่านี้อาจช่วยให้เข้าใจพื้นฐานทางพันธุกรรมของการพัฒนาปีกค้างคาวที่ปรับตัวได้

แม้ว่ากลไกทางโมเลกุลหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาแขนขาจะมีความคล้ายคลึงกันระหว่างหนูและค้างคาว แต่ก็มีความแตกต่างอยู่หลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบการแสดงออกของยีน ที่น่าประหลาดใจคือ บริเวณรหัสพันธุกรรมของยีนเหล่านี้จำนวนมากที่มีขอบเขตการแสดงออกแตกต่างกันนั้น มีความคล้ายคลึงกันสูงระหว่างหนูและค้างคาว ดังนั้น จึงเป็นไปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาครั้งสำคัญนี้เป็นผลมาจาก การเปลี่ยนแปลงของตัวควบคุม แบบซิส (cis - regulatory changes) นักวิจัยสามารถศึกษาพื้นฐานทางพันธุกรรมของการพัฒนาปีกค้างคาวได้โดยใช้การผสมแบบ in situ เปรียบเทียบ เพื่อตรวจสอบขอบเขตการแสดงออกของยีน และใช้การศึกษาตัวอ่อนเชิงทดลองในหนูและค้างคาว

การสร้างเยื่อปีกค้างคาว ( patagium ) ทำให้มีพื้นที่ผิวปีกมากขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการบิน การสร้างแขนขาของสัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมดเริ่มต้นด้วยเนื้อเยื่อระหว่างนิ้ว จากนั้น จะเกิด อะพอพโทซิสเพื่อแยกนิ้วออกจากกัน สัญญาณ BMP มีแนวโน้มที่จะรับผิดชอบต่ออะพอพโทซิสระหว่างนิ้ว เนื่องจากมีการแสดงออกในเนื้อเยื่อระหว่างนิ้ว และการปิดกั้นสัญญาณ BMP จะป้องกันอะพอพโทซิส ระหว่างนิ้ว ^{[ 3 ]} อย่างไรก็ตาม ในค้างคาว ยีน BMP ยังคงแสดงออกในเนื้อเยื่อระหว่างนิ้ว แต่อะพอพโทซิสระหว่างนิ้วกลับถูกยับยั้ง สัญญาณ FGF เกี่ยวข้องกับการปิดกั้นการตายของเซลล์[ ^{4 ] Fgf8}แสดงออก ในเนื้อเยื่อระหว่างนิ้วของค้างคาวในช่วงเวลาที่เกิดอะพอพโทซิส ซึ่งไม่เกิดขึ้นในหนู ดังนั้น FGF อาจมีบทบาทในการปิดกั้นผลกระทบของอะพอพโทซิสของ BMP ในเนื้อเยื่อระหว่างนิ้วของปีกค้างคาว สุดท้าย การใช้ BMP และสารต้าน FGF นอกตำแหน่งกับปีกค้างคาวที่กำลังพัฒนาส่งผลให้เกิดอะพอพโทซิสของ patagium ^{[ 5 ]}

ความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งในแขนส่วนหน้าของค้างคาวคือโครงสร้างกระดูกแขนขาของพวกมันยาวขึ้น การยืดตัวของโครงกระดูกแขนส่วนหน้าจำเป็นต่อการรองรับเยื่อปีก การศึกษาการผสมแบบ in situ เปรียบเทียบได้เผยให้เห็นว่าโดเมนการแสดงออกของfgf8ใน AER แขนส่วนหน้าของค้างคาวขยายออกไปเมื่อเปรียบเทียบกับแขนส่วนหน้าของหนู ซึ่งบ่งชี้ว่าการแสดงออกที่ขยายออกไปของfgf8อาจมีส่วนทำให้แขนส่วนหน้าของค้างคาวมีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากออร์โธล็อกของหนูและค้างคาวได้รับการอนุรักษ์ไว้ จึงมีแนวโน้มที่จะมีการเปลี่ยนแปลงการควบคุมในfgf8 [ ^{6 ] ใน} หนู ยีนหนึ่งที่ทราบกันว่าควบคุมการเจริญเติบโตของแขนขาคือprx1ซึ่งเข้ารหัสปัจจัยการถอดรหัส^{[ 7 ]} รูปแบบการแสดงออกของprx1 ในค้างคาวแตกต่างจากหนูตรงที่prx1มีโดเมนการแสดงออกที่ขยายออกไปและมีการควบคุมเพิ่มขึ้น นักวิจัยพบว่าบริเวณการเข้ารหัสของprx1 ในค้างคาวเกือบจะเหมือนกับหนู แต่พบ ตัวเร่งprx1 ที่เฉพาะเจาะจง สำหรับค้างคาว^{[ 8 ]} เมื่อพวกเขานำ เอนแฮนเซอร์ prx1 ของค้างคาวมาแทนที่ ด้วยเอนแฮนเซอร์ภายในที่พบในหนู หนูทรานส์เจนิกเหล่านี้มีแขนขาหน้ายาวขึ้นเล็กน้อย การศึกษาเปรียบเทียบได้แสดงให้เห็นว่านิ้วของค้างคาวมีการเพิ่มจำนวนของเซลล์กระดูกอ่อน ในอัตราที่เร็วกว่า ^{[ 9 ]} นอกจากอะพอพโทซิสระหว่างนิ้วแล้ว BMP ยังแสดงให้เห็นว่ามีผลต่อการเพิ่มจำนวนของเซลล์กระดูกอ่อนและความยาวของนิ้วในหนู^{[ 10 ]} Bmp-2แสดงการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นในนิ้วของค้างคาวเมื่อเทียบกับหนู ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงในเส้นทาง BMP เกิดขึ้นทำให้ค้างคาวมีนิ้วที่ยาวขึ้น^{[ 9 ]}

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแขนขาหน้าของค้างคาวคือความหนาแน่นของโครงกระดูกแขนขา กระดูกที่พบในแขนขาหน้าของพวกมันลดลงเพื่อให้น้ำหนักตัวเบาลงซึ่งจำเป็นสำหรับการบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระดูกอัลนา ของพวกมัน มีความกว้างลดลงและเชื่อมติดกับกระดูกเรเดียสซึ่งเป็นส่วนประกอบของซีอูโกพอดอีกชิ้นหนึ่ง^{[ 1 ]} หนึ่งในเส้นทางโมเลกุลที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับการลดความหนาของโครงกระดูกแขนขาหน้าของค้างคาวคือความแตกต่างใน การแสดงออกของ SHHหนูที่มีการกลายพันธุ์แบบ null ของ shh จะสูญเสียโครงสร้างของกระดูกอัลนา ^{[ 11 ]} อีกหนึ่งตัวเลือกที่ดีสำหรับการลดกระดูกของค้างคาวคือHox-d13ซึ่งเป็นยีนที่อยู่ใน ตระกูล ยีน Hoxการศึกษาการผสมแบบ in situ พบว่า โดเมนการแสดงออกของ Hoxd13ในแขนขาของค้างคาวมีการเลื่อนไปทางด้านหลังเมื่อเทียบกับหนู^{[ 12 ]} ความแตกต่างที่สังเกตได้ในรูปแบบการแสดงออกของHoxd13 นี้ อาจอธิบายถึงขนาดและความหนาแน่นที่ลดลงของกระดูกอัลนาที่พบในค้างคาวได้เช่นกัน โดยสรุปแล้ว การศึกษาเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่รับผิดชอบต่อวิวัฒนาการของปีกในค้างคาวนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงการควบคุมทางพันธุกรรม

• วิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม