热点 生物

【菠萝科学奖】生物医学奖:为了吃竹子,熊猫们到底经历了啥?

芒果妖怪 发表于  2017-04-14 20:08

获奖团队:

中国科学院动物研究所的保护遗传学家魏辅文、胡义波及同事

 

肉嘟嘟,圆滚滚,胖乎乎,一辈子最大的愿望就是照一张彩色照片…… 大熊猫憨态可掬的日常,似乎除了卖萌就是啃竹子。然而你可知道,为了自由自在地吃竹子,熊猫们都经历了什么……

多长一根手指,只为了抓紧你

大熊猫作为熊科动物中的异类,不光是个素食主义者,还比其他的熊多长了一根手指——伪拇指。同样吃竹子的小熊猫也有这根伪拇指。不过,虽然都叫熊猫,但它们是八竿子都打不着的远房亲戚。四千多万年前,大熊猫和小熊猫就分别踏上了各自不同的演化之路。今天,大熊猫属于熊科,是其他熊类的近亲;而小熊猫和鼬是近亲。那么并不怎么亲近的两种“熊猫”,为什么都多长了根手指呢? 当然是为了更方便地吃竹子!

萌萌的熊猫掌。

这根手指其实并不是真的手指,而是增生膨大的腕部籽骨。因为大熊猫和小熊猫几乎都靠吃竹子为生,这根多出来的拇指能够帮助它们极其灵巧的抓取竹子。这其实是一种典型的趋同演化现象。趋同演化,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。

为了探明这两种熊猫趋同演化的遗传学机制,中国科学院动物研究所魏辅文研究团队对野生小熊猫进行了全基因组测序,并将结果发表在今年年初的美国科学院院刊上。研究人员在比对了小熊猫的基因组序列与重新组装的大熊猫的基因组序列之后,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。在小鼠和人类身上,这两个基因的突变能导致包括多指在内的骨骼和肌肉异常。研究人员推测,这两个基因很可能就是大小熊猫们多长一根手指的“幕后推手”。同时发现的,还有7个参与蛋白质消化和维生素吸收利用的基因也发生了相同的改变。这些基因的变化可能促进了熊猫们更有效率地吸收竹子中有限的营养。

左-大熊猫和北极熊是近亲,而小熊猫的亲戚是鼬。右-小熊猫和大熊猫的前掌,灰色部分为伪拇指。图片来源:参考文献1

身体不够,微生物来凑

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(比如阿猫阿狗)差不多;相对的,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。

但是,胃肠道也只是食物消化能力的一个因素,还有一个非常重要的因素,一直被忽视,直到近年才开始备受关注:肠道微生物。动物身上生活着数以十亿计的微生物。以人类为例,体表和体内生活的微生物数量比人体细胞总量的10倍还要多。动物吃下去的食物,在进入肠道之后,会在微生物的代谢作用下,分解出更多的营养物质进入消化系统,因此食物消化和营养的吸收和肠道微生物息息相关。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动物消化系统无法消化的纤维素,因此要依赖共生的肠道微生物,需要靠它们将纤维素分解后才能吸收其中的营养。

2011年魏辅文研究团队另外一项同样发表在美国科学院院刊上的研究发现,和植食性动物相似,野生大熊猫肠道中有大量的厚壁菌门细菌。厚壁菌门,尤其是其中梭菌纲的很多细菌,都具有分解纤维素的能力。此外,这项研究还对提取的大熊猫肠道微生物的基因进行了鉴定分析,发现了消化纤维素和半纤维素的基因。大熊猫肠道微生物整体的基因功能和牛,小袋鼠,白蚁以及人类类似,但比起植食性动物,大熊猫纤维素酶和内源性半纤维素酶的基因丰度是最低的。这说明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。

熊猫:就爱吃竹子 。

尽管多出一根拇指能灵巧地抓住竹子送进嘴巴,再加上肠道菌群的帮忙,让野生大熊猫在良好自然的生境中只靠竹子就能健康地成长和繁衍。但消化效率低下仍然使得野生大熊猫每天需要花费几乎一半的时间来进食竹子,保证营养的供给。不过可喜的是,据调查统计,2016年野生大熊猫已达到1864只,而圈养的大熊猫有464只。基于大熊猫保护取得的成绩,国际自然保护联盟也在2016年将大熊猫的濒危等级从“濒危”降为“易危”,但仍属还需保护的物种。(编辑:明天)

注:国际自然保护联盟定义受威胁的物种包括:极度濒危,濒危,易危三个级别,都属于我们平常说的“濒危物种”,或者“濒危动物”。大熊猫降级降的是濒危等级,但仍是受威胁物种,仍是需要保护的濒危动物。

参考文献:

  1. Hu, Yibo, et al. "Comparative genomics reveals convergent evolution between the bamboo-eating giant and red pandas." Proceedings of the National Academy of Sciences 114.5 (2017): 1081-1086.
  2. Zhu, Lifeng, et al. "Evidence of cellulose metabolism by the giant panda gut microbiome." Proceedings of the National Academy of Sciences 108.43 (2011): 17714-17719.
  3. "2016年我国人工繁育大熊猫种群总数已达464只" 新浪新闻中心 (2017) http://news.sina.com.cn/o/2017-01-12/doc-ifxzqhka2759658.shtml

更多关于菠萝科学奖的趣味解读,请戳专区:

 

热门评论

  • 2017-04-16 17:00 天降龙虾
    引用@梦中的--肃 的话:一种熊的近亲,具备熊的一切特征,真想不到,它这么萌。那它古代是这么活下来的呢?

    现代靠萌,古代靠凶。。。。随机应变,才能成功。。。。。

    ——熊猫心经

    [29] 评论
  • 2017-04-14 20:57 whyisveryme 法理学硕士

    白鱀豚已经灭绝了

    [7] 评论
  • 2017-04-20 12:08 一只人字拖
    引用@回家路上的羊 的话:熊猫吃竹子会塞牙吗?

    牙签你以为是用什么做 的

    [4] 评论

显示所有评论

全部评论(27)
  • 1楼
    2017-04-14 20:57 whyisveryme 法理学硕士

    白鱀豚已经灭绝了

    [7] 评论
  • 2楼
    2017-04-14 22:04 5美金


    引用文章内容:国际自然保护联盟也在2016年将大熊猫的濒危等级从“濒危”降为“易危”,但仍属还需保护的物种。

    啥时候泛滥

    [0] 评论
  • 3楼
    2017-04-14 22:12 Yehowah
    引用@5美金 的话:啥时候泛滥

    等着吃肉呢?


    ------于是那云中就有大声音传来
    [2] 评论
  • 4楼
    2017-04-14 22:12 Yehowah
    引用@5美金 的话:啥时候泛滥

    去找袋鼠


    ------于是那云中就有大声音传来
    [0] 评论
  • 5楼
    2017-04-15 10:27 Joshua_Nieh

    中国独有的动物很多,濒危的也很多,独独关心一个破熊猫。你说它萌,但我并不这么觉得,再萌也改变不了它是种猛兽。从小到大,对这种官方刻意宣传的对象从无好感,这里面一定有阴谋!哦,不对,一定有py交易!

    [3] 评论
  • 6楼
    2017-04-15 13:26 天降龙虾

    牙齿呢??熊猫的牙齿没有变异么?????

    [1] 评论
  • 7楼
    2017-04-15 22:40 梦中的--肃

    一种熊的近亲,具备熊的一切特征,真想不到,它这么萌。那它古代是这么活下来的呢?

    [0] 评论
  • 8楼
    2017-04-16 17:00 天降龙虾
    引用@梦中的--肃 的话:一种熊的近亲,具备熊的一切特征,真想不到,它这么萌。那它古代是这么活下来的呢?

    现代靠萌,古代靠凶。。。。随机应变,才能成功。。。。。

    ——熊猫心经

    [29] 评论
  • 9楼
    2017-04-19 10:25 刘公子是小布尔乔亚

    那么它为什么改吃竹子呢?

    [0] 评论
  • 10楼
    2017-04-19 10:45 神小鱼
    引用@天降龙虾 的话:现代靠萌,古代靠凶。。。。随机应变,才能成功。。。。。——熊猫心经
    引用@刘公子是小布尔乔亚 的话:那同问引用@天降龙虾 的话:现代靠萌,古代靠凶。。。。随机应变,才能成功。。。。。——熊猫心经总结的不要太精辟哈哈 引用文章内容:为了吃竹子,熊猫们到底经历了啥? 芒果妖怪 发表于 2017-04-14 20:08 获奖团队: 中国科学院动物研究所的保护遗传学家魏辅文、胡义波及同事 肉嘟嘟,圆滚滚,胖乎乎,一辈子...


    [0] 评论
  • 11楼
    2017-04-19 21:02 IVV万岁

    想想成都靠着滚滚就可以躲过美帝的核打击,真是牛逼。。

    [0] 评论
  • 12楼
    2017-04-19 21:17 雲追月丶
    引用@Joshua_Nieh 的话:中国独有的动物很多,濒危的也很多,独独关心一个破熊猫。你说它萌,但我并不这么觉得,再萌也改变不了它是种猛兽。从小到大,对这种官方刻意宣传的对象从无好感,这里面一定有阴谋!哦,不对,一定有py交易!

    官方一贯宣传不要违反刑法,不如你去犯罪吧

    [0] 评论
  • 13楼
    2017-04-20 03:00 七为

    全世界人气最高、受保护力度最大的动物,用了几十年才脱离濒危……唉,可想而知,多少动物植物在我们眼皮底下不知不觉就走向灭绝了。

    [4] 评论
  • 14楼
    2017-04-20 08:51 回家路上的羊

    熊猫吃竹子会塞牙吗?

    [0] 评论
  • 15楼
    2017-04-20 12:08 一只人字拖
    引用@回家路上的羊 的话:熊猫吃竹子会塞牙吗?

    牙签你以为是用什么做 的

    [4] 评论
  • 16楼
    2017-04-20 13:37 我为天文狂

    好多物种不适合像熊猫一样被保护区保护比如国家二级保护动物狼需要广阔的环境所以没法有效保护dan生存环境恶劣偷猎猖獗也没看见“国家级”保护在哪里了

    [0] 评论
  • 17楼
    2017-04-22 00:12 缃帙
    引用@Joshua_Nieh 的话:中国独有的动物很多,濒危的也很多,独独关心一个破熊猫。你说它萌,但我并不这么觉得,再萌也改变不了它是种猛兽。从小到大,对这种官方刻意宣传的对象从无好感,这里面一定有阴谋!哦,不对,一定有py交易!

    托福口语讲旗舰物种有讲过啊。。。大熊猫是旗舰物种。。。因为人们觉得大熊猫萌,于是就来保护大熊猫,顺便保护来大熊猫生活的环境,于是别的物种也得到了保护。别的濒危物种比如扬子鳄从小到大也有宣传啊。

    [1] 评论
  • 18楼
    2017-04-23 02:19 官明彦

    我活了这么多年,今天才知道小熊猫也是吃竹子的……我以为小熊猫和干脆面一样杂食…

    [1] 评论
  • 19楼
    2017-04-23 02:20 官明彦
    引用@天降龙虾 的话:牙齿呢??熊猫的牙齿没有变异么?????

    从始熊猫到现代熊猫,脸大了,牙宽了……

    [1] 评论
  • 20楼
    2017-04-24 10:13 金戈一杰
    引用@官明彦 的话:我活了这么多年,今天才知道小熊猫也是吃竹子的……我以为小熊猫和干脆面一样杂食…

    大熊猫,小熊猫都是杂食的。。。只不过主餐是竹子而已

    [0] 评论
  • 21楼
    2017-04-24 12:38 暴君萧紫邪

    降到易危以下 是不是就会出现在某些人的餐桌上

    [0] 评论
  • 22楼
    2017-04-24 16:11 穿长靴的柴郡猫
    引用@Joshua_Nieh 的话:中国独有的动物很多,濒危的也很多,独独关心一个破熊猫。你说它萌,但我并不这么觉得,再萌也改变不了它是种猛兽。从小到大,对这种官方刻意宣传的对象从无好感,这里面一定有阴谋!哦,不对,一定有py交易!

    你想对滚滚做什么!~

    [0] 评论
  • 23楼
    2017-04-24 16:20 ayachyan
    引用@阴月 的话:熊猫是世界濒危动物的伞护种,绝对不可侵的存在。

    动物保护不是你说一句濒危就有人心甘情愿掏钱的。比如某些奇形怪状的鱼呀蝎子呀很多也很濒危,如果拿这些动物去募捐能有几个钱?所以就要大熊猫这种大家喜欢的去募捐,募捐来的钱一方面去保护熊猫,剩下的就给那些奇形怪状的动物了。

    s

    [0] 评论
  • 24楼
    2017-04-27 09:25 杲小烨
    引用@Joshua_Nieh 的话:中国独有的动物很多,濒危的也很多,独独关心一个破熊猫。你说它萌,但我并不这么觉得,再萌也改变不了它是种猛兽。从小到大,对这种官方刻意宣传的对象从无好感,这里面一定有阴谋!哦,

    虽然还有很多物种比大熊猫更加濒危,但是大熊猫的重要性是在于它是很成功的旗舰种和伞护种,它既够魅力可以吸引大量的保育资源,同时在生态之中又有重要的地位,保护它,就直接或间接地保护了它所在栖息地的整个生态环境以及里面的其他动物了,熊猫,金丝猴,丹顶鹤就是这样的存在。另外还可以利用明星物种的影响力去推广对其他物种的保护意识,当然这后面要怎么操作去推广就看政府和相关机构了。

    [0] 评论
  • 25楼
    2017-04-27 17:48 墨斗墨斗墨斗墨斗

    天天喝熊猫茶,是不是也可以只吃竹子

    [0] 评论
  • 26楼
    2017-05-07 15:41 秋风失落叶
    引用@Joshua_Nieh 的话:中国独有的动物很多,濒危的也很多,独独关心一个破熊猫。你说它...

    可能是因为大熊猫长得比较哲学吧。还有丹顶鹤,太有中国古典艺术气质了。

    [0] 评论
  • 27楼
    2017-05-19 20:15 甜甜_27637

    免费看百部大片www.020wq.com

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

作者的其他文章

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©2017果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:13691127034