大熊貓從什麼時候開始以竹子為主食?最近,這個問題在科學圈引發了一次小小的爭論。
作為食肉目動物,大熊貓已有八百萬年的演化歷史。在長期的演化過程中,大熊貓的食性逐漸特化為以各種高纖維的竹子為食,佔其全年食物量的99%。大箭竹和華西箭竹等7種竹子都是它們的最愛。
一直以來,科學界普遍認為大熊貓從兩百萬年前開始就專食竹子了。但近日在線發表於《現代生物學》(Current Biology)期刊的一篇文章挑戰了這種觀念。
這篇文章認為,大熊貓從以植物為食到以竹子為食的特化至少在距今5000年左右還未發生,在成為竹林「隱居者」之前,大熊貓生活在更為複雜多變的棲息地,食譜也更加多樣化。研究人員推測,大熊貓食性的轉變大致分為兩個階段:從肉食(或雜食)到植食的轉變以及從植食到專食的轉變。
該研究由中國科學院動物研究所魏輔文院士領導的團隊與西華師範大學、雲南省文物考古研究所、雲南保山博物館、廣西自然歷史博物館等單位合作完成。
研究人員採用了穩定同位素方法,通過比較古代和現代大熊貓骨骼和牙齒中穩定同位素的比例,系統地分析歷史上和現生大熊貓的食性及其生活環境特徵。
佛坪自然保護區野生大熊貓 中國科學院動物研究所魏輔文研究組 圖
研究人員首先測定了現生大熊貓及其同域分布的食肉、食草動物骨骼中膠原蛋白的碳、氮穩定同位素值,他們發現,現生大熊貓和現生的食肉、食草動物明顯處於不同的三個生態位,並認為「這極有可能是由於現生大熊貓專食竹子造成的」。
隨後,通過分析在雲南的兩個全新世中期遺址出土的一批包含食肉、食草動物及大熊貓的哺乳動物骨骼,研究人員發現,距今5000至8000年前生活在雲南的大熊貓,其氮穩定同位素值與現生大熊貓完全不同。
一般來說,穩定同位素值的變化可能來自於兩個方面:一是食物的變化;二是整個生態系統的基線變化。後續研究證明了這個區域的生態系統的基線並無變化。因此,研究人員推斷,大熊貓在當時的食性很可能並不是專食竹子。
他們認為,大熊貓在進化過程中,除了以竹子為食以外,還食用大量的其它種類的植物,其專食食性直至全新世中期都還未形成。
除了食性演化,研究團隊還探究了大熊貓棲息地退縮的情況。
他們發現,大熊貓在歷史上的棲息地比現今的生活環境複雜得多,其既能適應相對較乾旱寒冷的氣候,也能在溫暖溼潤多水的環境中生存。大熊貓在進化過程中,不僅生活在包含當前所棲息的高山森林地帶,也棲息在一些亞熱帶森林、森林邊緣,即森林與開闊地的結合處、甚至森林的開闊地,只是在演化歷程中,由於各種原因才逐漸退縮到四川、陝西和甘肅的現生分布區。
由於常年啃食竹子,大熊貓的器官發生了相應的變化,特別是它們的牙齒。大熊貓有食肉目動物中最強大的臼齒,構造複雜,接近於雜食性獸類,犬齒和前臼齒發達,上門齒呈弧形排列,下門齒呈一橫列。
不過,大熊貓還保留著食肉動物的那種較為簡單的消化道,為了獲得所需的營養,大熊貓每天要花12至16個小時進食,吃掉10至18千克的竹子,同時排出10多千克的糞便,才能維持新陳代謝的平衡。
是什麼原因讓大熊貓從肉食動物一步一步轉變成幾乎只吃竹子的「素食者」呢?
2010年,深圳華大基因研究院、上海交通大學等單位提出了大熊貓轉變成「竹子愛好者」的可能原因。他們繪製出大熊貓的基因圖譜,發現大熊貓不喜歡吃肉可能是因為它們的一個鮮味受體基因Tas1r1失去功能,導致味覺傳導出了問題,無法感覺到肉的鮮味。 同時,他們還發現,大熊貓本身沒有能夠消化竹子纖維的基因,消化竹子纖維主要靠胃腸道細菌群。