【侨报网讯】属于食肉目的大熊猫为什么吃竹子?它熟练的抓握竹子“绝技”是如何起源演化而来?这些问题不仅学界关注,大众也颇为好奇。

大熊猫食竹历史可追溯到600万年前

中新社7月1日报道,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)客座研究员、洛杉矶自然历史博物馆研究员王晓鸣和中科院古脊椎所研究员邓涛、中科院昆明动物所研究员吉学平与科研同行合作,最新完成对采自云南昭通水塘坝晚中新世(距今约700万年至600万年)遗址始熊猫的关键化石——伪拇指(也称第六指)和臼齿化石的研究发现,始熊猫具有最早的增大的桡侧籽骨,已形成对握的“拇指”功能。

1月1日,四川成都大熊猫繁育研究基地扩建区元旦试运营。图为在新家里享用美食的大熊猫。(图片来源:中新社)

不过,自中新世晚期以来,熊猫的“拇指”没有进一步增大,因为其在抓握竹子的同时还必须兼顾蹠行式(前后脚掌接触地面)走路的承重功能,不可偏废任何一方。这一分担体重的限制可能是熊猫的伪拇指从未演化成完整手指的主要原因,但这种简陋的“拇指”表明,大熊猫专门吃竹子的习性至少在距今600万年前就已经起源。

这项古生物研究重要成果论文,北京时间6月30日夜间在国际学术期刊《科学报告》上线发表,为早于晚更新世的始熊猫-大熊猫谱系演化提出重要化石证据,也为回答始熊猫是否已开始吃竹子、伪拇指能否帮助抓握竹竿等提供关键证据。

大熊猫伪拇指“绝技”最著名最神秘

论文共同作者邓涛研究员在论文发表当天接受专访时科普介绍说,属于食肉目的大熊猫是熊科中一个高度特化的成员,它已演变成一种专注的植食性动物。大熊猫与其“同门兄弟”不同,因为它有许多“绝技”,使其能够适应于专门吃竹子的生活。

在这些“绝技”中,大熊猫额外的“拇指”可以说是最著名但也最神秘。除了大多数哺乳动物前肢上正常的五个手指外,大熊猫还有一个强烈增大的手腕部骨骼即桡侧籽骨,充当第六个手指,形成可以对握的“拇指”来抓住竹子。

邓涛指出,尽管大熊猫的伪拇指非常有名,但要搞清楚伪拇指的来龙去脉,化石是最重要的证据,之前的最早记录仅发现于贵州双河洞约10.2万至4.9万年前的晚更新世沉积物中,大熊猫桡侧籽骨如何演化因缺乏相关化石证据没有得到解答。

大熊猫抓握与人类抓握有根本不同

邓涛说,本项研究基于2015年研究团队在云南昭通盆地新发现始熊猫伪拇指和臼齿化石,依据始熊猫已知最早的增大的桡侧籽骨,其伪拇指显示出中间形态,首次记录了熊猫向取食竹子演化的可能时间和步骤。

他指出,大熊猫的抓握与人类的抓握有根本不同,其桡侧籽骨不能像人类拇指那样独立于其他手指运动,这种被动的抓握系统远不如人类的主动抓握系统有效,但足够为大熊猫提供吃竹子所需的抓握能力。从进化角度看,即使桡侧籽骨最初仅略微增大,也能形成简单但有用的抓握功能,适度防止竹子从手指滑落。

与人类拇指末端一节可弯曲以便于抓握相对比,现生大熊猫的桡侧籽骨在靠近末端处有一个急剧内弯的钩,其功能是靠单一骨骼形成的抓钳。

伪拇指演化兼顾抓握竹竿和承担体重

邓涛表示,始熊猫的桡侧籽骨缺乏末端的弯钩,表明其进化过程分为两步:伪拇指最初简单伸长,后来出现更精细的末端弯钩,同时伴随末端轻微缩短。无论是绝对还是相对长度,始熊猫的伪拇指都超过其现生后代,只是缺乏大熊猫的末端弯钩。

为什么熊猫的伪拇指没有进一步拉长呢?研究团队认为,是伪拇指兼顾抓握竹竿和承担体重之间的功能调和。与奔跑型食肉动物的趾行式(前后脚趾着地)不同,肥胖的熊科动物都是蹠行式。强烈伸长的桡侧籽骨更有利于抓握竹子,但不可避免地与长距离行走产生冲突,从而损害伪拇指内表面用于抓取和外表面用于承重的双重功能。

因此,现生大熊猫通过伪拇指末端向内急剧弯曲成钩状和外侧变平来均衡功能间的相互冲突。在现生熊科动物中,只有大熊猫有一个大的肉质垫来缓冲桡侧籽骨,表明这种骨骼的承重功能很重要,所以演化上对伪拇指长度没有太强要求。

伪拇指是有效采集竹子的关键适应

邓涛认为,熊猫简陋的伪拇指很难用于采集熊科通常的杂食原料,这表明增大的桡侧籽骨的唯一取食目标就是竹子,伪拇指是熊猫谱系中有效采集竹子的关键适应。在竹林深处,大熊猫安静地吃竹子,远离其食肉类“亲戚”们在食物链中的主导地位。

熊猫从广泛的杂食性菜谱过渡到一心一意吃竹子,按理说需要在解剖学、生理学以及遗传学基础上进行多重改变。然而,即使经过至少600万年专注于吃竹子的历史,这些转变仍然有限,主要集中在取食技能上,而其消化系统仍然是食肉动物的配置。

中新世晚期以后,熊猫家族的伪拇指没有进一步伸长的事实表明,它们已获得足够的抓握力来对付竹子。“这也就是说,足够抓紧一根竹竿或一把竹子,同时还能撑着肥胖的身体行走,大熊猫演化出的伪拇指不长不短正合适。”邓涛总结表示。(完)