为了吃竹子,熊猫们到底经历了什么?

作者: 芒果妖怪

来源: 物种日历

发布日期: 2017-05-02

大熊猫为了适应吃竹子的生活,经历了多长一根手指的演化,并依赖肠道微生物帮助消化纤维素。这些适应性变化虽有帮助,但仍导致其消化效率低下,需大量时间进食。

胖乎乎、圆滚滚,一辈子最大的愿望是照一张彩色照片…… 大熊猫的日常,似乎除了卖萌就是啃竹子。看似悠闲的啃竹子背后,谁知道它经历了什么。卖个萌,吃个饭,睡个觉。还有和同伴一起玩耍。

作为熊科中的异类,大熊猫不光是个素食主义者,还比其他熊多长了一根手指——伪拇指。这是一种典型的趋同演化现象,简单来说,就是两种亲缘关系较远的动物,在适应相似的环境的过程中,演化过相同或相似的性状。因为大熊猫和小熊猫几乎都靠吃竹子为生,这根多出来的拇指其实只是增生膨大的腕部籽骨,能够帮助它们灵巧地抓取竹子。

今年年初,中国科学院动物研究所魏辅文研究团队在PNAS上发表了野生小熊猫全基因组测序的结果。研究人员发现了70个在演化中经历了相同改变的基因。这其中就包括两个参与四肢发育的基因:DYNC2H1 和 PCNT。研究人员推测,这两个基因很可能就是“熊猫”们多长一根手指的“幕后推手”。同时,研究者还发现7个参与蛋白质消化和维生素吸收利用的基因也经历了相同的改变。

虽然吃素,但从分类学来看,大熊猫却属于食肉目,它们拥有典型的食肉目动物的消化系统。大熊猫的肠道大概是身体的4倍长,这和普通的食肉目动物差不多;相对地,植食性动物,比如野牛或者羊驼,它们的消化道往往是身体的10~20倍。

对于肉食性动物来说,食物中包含大量的蛋白质,能够比较容易地被分解为氨基酸并进一步吸收;而植食性动物吃下去的植物中包含大量无法消化的纤维素,要依赖共生的肠道微生物将纤维素分解后才能吸收其中的营养。

野生大熊猫肠道中有大量的厚壁菌门细菌。前述研究团队的研究者在这些大熊猫肠道微生物的基因组中,发现了消化纤维素和半纤维素的基因。大熊猫的肠道微生物虽然在一定程度上适应了它们以竹子为主的食性,但对植物中营养的利用率还是比不上“血统纯正”的植食性动物。尽管多出一根拇指来抓握竹子,又有肠道菌群的帮忙,但低下的消化效率使得野生大熊猫不得不每天花费几乎一半的时间来进食,以保证营养的供给。

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