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        大熊貓為啥走上賣萌啃竹之路?

        2020-05-21 08:06:14sciencevie趙天
        奧秘(創(chuàng)新大賽) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:食草動(dòng)物生物學(xué)家大熊貓

        ●sciencevie 文 趙天 編

        我們都知道,獅虎吃肉,牛馬吃草,絕不可能出現(xiàn)相反的情況。作為中國(guó)國(guó)寶的大熊貓,雖然屬于熊科動(dòng)物,和棕熊、北極熊是近親,但與這兩位愛吃肉的大塊頭兄弟不同,大熊貓的主食卻是竹子。

        本來應(yīng)該喜歡吃肉的熊科動(dòng)物大熊貓,為什么偏偏鐘愛竹子呢?它究竟是食肉動(dòng)物還是食草動(dòng)物?

        大熊貓的主食究竟是什么?

        從我們的所見所聞來判斷,大熊貓幾乎只吃竹葉、竹枝和竹筍,只有偶爾才會(huì)像它們的表兄弟大狗熊那樣,弄點(diǎn)蜂蜜或竹鼠調(diào)調(diào)味。因此可以肯定大熊貓是以竹子等植物為主食的,它們顯然是典型的 草食動(dòng)物。

        然而在長(zhǎng)達(dá)5年的研究中,生物學(xué)家卻愈發(fā)對(duì)大熊貓的飲食習(xí)慣困惑不已,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)大熊貓其實(shí)本該像老虎一樣以其他動(dòng)物的肉為食!

        生物學(xué)家發(fā)現(xiàn),大熊貓的消化系統(tǒng)與典型的純?nèi)馐硠?dòng)物毫無差異,它們腸道內(nèi)的菌群與牛羊不同,卻和老虎無比接近。

        曾就職于上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的微生物學(xué)家薛正晟指出:“一般食草動(dòng)物的腸道演化出了獨(dú)特的構(gòu)造,可延長(zhǎng)食物滯留在腸道的時(shí)間,以充分消化植物性食物,有利于纖維素等長(zhǎng)鏈分子的分解和吸收;然而大熊貓的消化道卻保留了食肉動(dòng)物的特征,即短、直、構(gòu)造簡(jiǎn)單!”

        也就是說,本來應(yīng)該“頓頓大魚大肉”的“典型肉食動(dòng)物”大熊貓,卻每天花費(fèi)14個(gè)小時(shí)啃食幾十公斤重的竹葉,長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年來一直在吃著完全不合自己胃口的食物!

        離經(jīng)叛道的食譜

        有沒有這樣的可能,即大熊貓吃的東西,其實(shí)不靠自己那肉食動(dòng)物的腸道系統(tǒng)來消化呢?

        對(duì)此,早在2010年,美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的遺傳學(xué)家拉斯莫斯·尼爾森就已經(jīng)給出了答案。在對(duì)大熊貓的基因組進(jìn)行研究后,他們發(fā)現(xiàn)其中沒有與消化纖維素有關(guān)的基因,這意味著大熊貓對(duì)纖維素的消化和吸收,完全依賴自己的腸道菌群。

        到2015年年初,一個(gè)中國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn),大熊貓?bào)w內(nèi)的微生物構(gòu)成具有典型的食肉動(dòng)物特征。

        難道是因?yàn)樗畹沫h(huán)境中找不到肉吃,才逼得大熊貓不得不成為素食主義者?事實(shí)卻是,在大熊貓棲息的四川山區(qū)內(nèi),歷來不缺可供其捕食的小動(dòng)物,吃竹子,是它們自己選擇的。

        那么究竟是什么原因,使得本該是肉食者的大熊貓,放棄了富含營(yíng)養(yǎng)和能量的肉食大餐,轉(zhuǎn)而完全靠吃植物為生?

        基因突變導(dǎo)致味覺出現(xiàn)偏差?

        有生物學(xué)家認(rèn)為,可能是味覺的變化,使大熊貓改變了自己的主食,因?yàn)閳A滾滾的“吃貨”對(duì)食物的選擇,往往是根據(jù)味覺。

        英國(guó)貝德福德大學(xué)的生物化學(xué)教授詹姆斯·克拉布指出:“對(duì)大熊貓基因組的分析表明,大約在420萬年前,大熊貓?bào)w內(nèi)與鮮味(即鮮肉中的蛋白質(zhì)的味道)相關(guān)的T1R1基因就因變異而不再表達(dá),導(dǎo)致它們不再對(duì)肉類感興趣?!?/p>

        但這一變異現(xiàn)象,能否解釋大熊貓食譜的改變呢?似乎不能,因?yàn)榕:婉R這些食草動(dòng)物也都具有T1R1基因,但也不見它們樂衷于“茹毛飲血”??!

        但該研究組還有別的發(fā)現(xiàn)?!拔覀儼l(fā)現(xiàn)大熊貓的多巴胺代謝能力不足;竹子中可能含可以重建和刺激多 巴胺獎(jiǎng)賞回路的化學(xué)物質(zhì)?!闭材匪埂た死佳a(bǔ)充道。目前,科學(xué)家正在對(duì)這種假說展開研究。

        走入了演化的“死胡同”?

        無論大熊貓的口味如此獨(dú)特的原因?yàn)楹?,它們的這種食物選擇都無時(shí)無刻不在影響其生存境況。生物學(xué)家發(fā)現(xiàn),由于擁有肉食動(dòng)物腸道的大熊貓偏偏以竹子為主食,雖然也能填飽肚子,但卻導(dǎo)致它們的消化系統(tǒng)只能吸收食物中大約20%的養(yǎng)分,這也是導(dǎo)致大熊貓成為瀕危物種的重要原因之一。

        雖然很多科學(xué)家都試圖通過引入微生物的方法,來改善大熊貓的消化機(jī)能,但在很多人眼中,大熊貓這種“特立獨(dú)行”的熊科動(dòng)物固然惹人喜愛,卻難以適應(yīng)自然環(huán)境,它們之所以尚未滅絕,完全是基于人類的出手相助。

        針對(duì)這一充滿質(zhì)疑的理論,中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所在2014年的一期《分子生物學(xué)與演化》雜志上,發(fā)表了一篇題為《大熊貓并非演化的死胡同》的文章進(jìn)行反駁。

        文章認(rèn)為,雖然大熊貓的一日三餐似乎有些“離經(jīng)叛道”,但恰恰是依靠這種獨(dú)特的飲食習(xí)慣,大熊貓才得以在四川地區(qū)生存數(shù)百萬年。而大熊貓的解剖學(xué)特征顯示,它們堪稱高效的吃竹子“機(jī)器”:前肢的假拇指有利于抓握竹枝;有力的下顎骨和大而平的牙齒則是咀嚼竹纖維的利器;再加上它們的不少身體構(gòu)造與反芻動(dòng)物十分像,這都讓它們順理成章成為了“吃竹子大行家”。

        不過,生物學(xué)家認(rèn)為,即便將自己的身體演化成這樣,大熊貓仍然無法充分和高效地消化竹子枝葉的復(fù)雜分子。所以為了彌補(bǔ)這并不完善的消化系統(tǒng)欠缺之處,大熊貓采取了一種“節(jié)能”策略。

        另辟蹊徑的演化史

        2015年,一項(xiàng)對(duì)8只大熊貓進(jìn)行的跟蹤研究在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。研究表明,大熊貓的新陳代謝率極低,它們的能量消耗只相當(dāng)于同等體重哺乳動(dòng)物理論消耗量的55%。它們是怎么做到的呢?似乎是靠較小的器官、低迷的甲狀腺代謝,以及有限的活動(dòng)量,畢竟它們每小時(shí)的移動(dòng)距離不到30米。

        這一節(jié)約精神似乎還體現(xiàn)在繁殖中:新生大熊貓幼崽的體重不足100克,還不到成年大熊貓重量的九百分之一;而人類嬰兒與成年人體重之比約為1:20。由此可見,大熊貓的演化堪稱典范。

        此外,澳大利亞悉尼大學(xué)營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)家查爾斯·勞本海默認(rèn)為,大熊貓演化為靠食用竹子為生,使得它們擁有了取之不盡、用之不竭的食物,可以說是卓越的演化策略!

        想象一下,假如大熊貓遵從自己的生理特征,像北極熊、老虎那樣到處捕食小動(dòng)物,那將會(huì)隨時(shí)面臨餓肚子的糟糕境況,甚至可能在狩獵中因搏斗而受傷、死亡;以竹林為家的同時(shí)又以竹子為主食,那簡(jiǎn)直是生活在食物的海洋中,悠然自得、與世無爭(zhēng),豈不美哉!

        在很長(zhǎng)一段時(shí)間里,大熊貓都是成功的,是人類的活動(dòng)破壞了它們平靜而自在的生活。在它們憨態(tài)可掬、笨拙幽默的外表之下,隱藏著一部見招拆招、微妙神奇的演化史:解決兩難問題,克服或回避眾多困難……其中還有許多未解之謎,等待我們?nèi)ヌ剿骱桶l(fā)現(xiàn)。

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