文人墨客多有寄情於竹子者,動物界的大熊貓亦是如此。對於一個非素食主義者,無法深刻體會素食主義者的不易,但眼見大熊貓為了放棄肉食,選擇每天進食大量竹子(20-30斤)而熬出了黑眼圈,卻又頗感其歷經的艱辛。
大熊貓擁有典型的裂齒,本身是肉食動物,卻以吃竹子著稱。按說大熊貓能爬樹登高,且極限奔跑時速達到40公裡,超過人類馬拉松紀錄一倍以上,山溝裡隨便溜溜,抓個把中型動物不在話下,為啥卻偏偏選擇素食呢?
對此,中科院院士、中科院動物所魏輔文研究員領導的動物生態與保護遺傳學課題組有長期關注。他們曾在Science上發表文章(2015,349:171-174),從形態、行為、生理、遺傳和基因組等方面系統研究了大熊貓維持異常低能量代謝的機制。文中講到,大熊貓能量消耗異常之低,幾乎與樹獺相似。通常認為人類的代謝率已經不高,但一隻體重90kg的大熊貓的代謝水平還不足同樣體重的人類的一半。對5只圈養大熊貓和3只野生大熊貓所做的每日能量消耗(DEE)檢測發現,這些大熊貓的胃並非是專門用來吃低營養、高纖維植物的竹子,且其DEE只是相同體重陸生哺乳動物平均DEE的38%左右,大熊貓的DEE值甚至顯著低於考拉等,而與三趾樹獺的DEE更接近。這與其耗能器官(如大腦、肝臟和腎臟)縮小、活動水平降低和甲狀腺激素水平低等特徵密切相關,而甲狀腺激素水平低可能與其基因組上調控甲狀腺素合成通路中的一個特異遺傳突變相關。例如,通過比較大熊貓與其它哺乳動物的基因組,作者確認DUOX2基因中存在一個大熊貓特有的變異,而DUOX2基因的喪失與人類甲狀腺功能低下相關。在人類和小鼠中,該基因突變會導致甲狀腺功能減退。
此外, GPS定位觀測到,野生大熊貓每天有超過一半的時間在休息,平均每小時的移動距離僅20多米,這樣可以節省大量的能量。大熊貓的毛皮很厚,能夠保持體內熱量不易散失,因此其體表溫度很低。熱成像表明,大熊貓的體表溫度與同樣黑白相間的其它動物如斑馬和斑點狗等相比要低得多。
大熊貓通過維持特別低下的能量消耗和甲狀腺激素水平,使自己能夠僅採食高纖維低營養及低能量的竹子而得以生存繁衍,這是長期演化過程中一份多麼匪夷所思的修為。
為揭示大熊貓如何從竹子中吸取能量,魏輔文課題組還曾對圈養和野生大熊貓糞便中的細菌進行了分析,共發現85種細菌,其中有14種此前未被描述過(PNAS, 2011, 108:17714-17719)。在此基礎上,他們對在食草動物體內發現的類似細菌進行分析,試圖尋找可能幫助分解纖維素的基因,結果將目標鎖定在梭菌上,並推測梭菌可以分解纖維素,但在此過程中只消耗部分能量,餘下能量留給大熊貓。然而,他們並未測試梭菌是否真的能夠分解纖維素以及大熊貓是否消化吸收纖維素。這項工作發表在PNAS上,很有意義但感覺科學性上有缺憾。
另一項研究表明(Functional biology,2015,29: 26-34),熊貓除了少量進食其它幾類植物,主要食用兩種竹子,木竹和箭竹)。隨著四季輪迴,熊貓們安排了一份十分考究的食譜。多數日子裡,熊貓都是吃竹葉。春天,熊貓們不再食用木竹的竹葉,轉而吃它的竹筍,竹筍富含氮、磷元素。當這種竹筍老化,營養流失,熊貓們就遷移到高海拔地區食用箭竹的竹筍。7月中旬,它們再次改變食性,這一次它們改吃箭竹的葉子,裡面富含鈣質。8月中旬,雌性返回低海拔地區分娩,重新食用木竹的竹葉。熊貓的這種素食行為雖然能夠讓自己安逸地生活著,但困苦和死亡也伴隨著這個瀕危物種。由於三、四月份冬季竹葉的營養成份很低,熊貓的死亡率此間急劇上升。同時,這種素食特徵對熊貓繁殖也有影響。熊貓在春季交配,但是胚胎卻游離而不發育,這一過程被稱為延遲著床。此時胚胎並不會附著在母體的子宮上,也不繼續生長,直到母親改為食用箭竹的竹葉。這個階段的飲食,正是鈣質攝入的頂峰。據此作者推測,胚胎延遲發育是為了等待母親攝入足夠的鈣質以供骨骼發育和哺乳所需。這或許也能解釋為什麼熊貓的孕期極短(2-3個月),初生幼崽也因此非常小。幼崽生產越早,它們就能更早斷奶,這意味著熊貓寶寶可以更早地開始自己進食,以減輕對親代的壓力。
大熊貓因能量消耗低而能以竹子為食。魚和熊掌不可兼得,熊貓為了生活得更安逸,在食慾上進行妥協,放棄了更多美味;其性格也變得不亢奮不好鬥,甚至在性事上也不怎麼上心,再不勤快點,有滅種的危險;熊貓仔仔從小就懂事,即便長大了依舊是那麼憨態可掬。