熊猫宝宝出生时为什么这么小?

我们的国宝大熊猫,备受世人喜爱。

Peishu Li记得他19岁还是美国杜克大学学生第一次看到熊猫宝宝出生时的情景,那是在生物课教授Kathleen Smith的一段视频中。Li说:“这就像是从自动售货机上里出来的软糖一样。”

图片来源:Duke University

刚刚出生的大熊猫是粉色的、没有视力,显得非常无助。它们出生时的体重也就大概100克,相当于一块黄油。但是它们母亲的体重却是它们的900倍。

这种不同寻常的体型差异困扰了研究人员多年。除了针鼹和袋鼠这样的少数例外,没有其他哺乳动物的新生幼崽相对于母亲如此之小。没有人知道为什么。

但近日一项对10种熊科动物和其他动物骨骼的研究发现,目前的一些理论似乎站不住脚。该研究已发表在《Journal of Anatomy》上。

熊猫幼崽的骨骼很难找到,但研究人员有幸能研究在华盛顿特区Smithsonian国家动物园出生的熊猫幼崽遗骸。

Smithsonian国家动物园的第一对熊猫夫妻兴兴和玲玲,是1972年美国总统尼克松访华时,周恩来总理送给美国的礼物。兴兴和玲玲当时生育了五只足月幼仔,但遗憾的是它们都没能在出生后存活下来。

研究人员对其中两只幼崽以及来自Smithsonian国家自然历史博物馆和北卡罗来纳州立兽医学院的新生灰熊、树懒熊、北极熊、狗、狐狸和其他密切相关的动物进行了微型CT扫描,建立了每只动物幼崽在出生时骨骼内部的三维数字模型。

图片来源:Peishu Li

随着动物幼崽在子宫内的生长和发育,它们的骨头和牙齿也一样在发育。研究人员检查了动物出生时的骨化程度(骨骼已经形成了多少),还研究了动物出生时牙齿是否已经开始钙化或长出,以及构成头骨的骨板之间的融合程度。

研究通讯作者、现在已经是杜克大学生物系和芝加哥大学生物学与解剖学系博士的Peishu Li说:“熊猫也许是一个极端的例子,但所有熊科动物的幼崽都超级小。刚出生的北极熊的体重与母亲的体重比不到1:400。对于包括人类在内的绝大多数哺乳动物而言,幼崽与母亲体重的平均比值接近于1:26。

一个有着几十年历史的观点认为,熊科动物的出生体重过低与某些物种的冬眠期与怀孕期重叠有关。怀孕的动物在这段时间不进食不饮水,主要依靠其脂肪储备生存,但也会通过分解肌肉来为胎儿提供蛋白。这种观点是,在组织破坏威胁到它们的健康之前,从能量上来说,怀孕动物只能用这种方式喂养其后代一段时间。通过缩短怀孕期并生出一个小的未成熟的幼崽,它们会将更多的成长过程转移到子宫外,那时幼崽可以依靠母亲富含脂肪的乳汁为生,而不用消耗母亲的肌肉。

该理论的支持者承认,不是所有的熊(包括熊猫)都在冬天冬眠。但是,这种观点将较小的出生体重“锁定”在熊的家族树中,所以不冬眠的熊的“亲戚”也不会生出更大的幼崽。

Smith说:“这肯定是一个吸引人的假设。”

但是这项研究表明,这种情况不太可能发生。研究人员没有发现冬眠的熊与全年保持活跃并且在怀孕期间不禁食的熊在骨骼生长方面存在显著差异。

事实上,研究人员发现,尽管体型很小,但大多数熊科动物的骨骼在出生时就和它们的近亲动物一样成熟。

研究结果表明,熊猫是这一规则的例外:即使是足月出生的熊猫幼崽,它们骨骼与早产几周小猎犬的骨骼也非常相似。

Smith说:“这就像一个在妊娠28周出生的人类胎儿,妊娠晚期刚刚开始。”

Li说,其他因素可能会随着时间的推移导致熊猫宝宝的体型变小。比如,一些研究人员将其归咎于它们只吃竹子,但Li表示支持这种观点的数据很少。他认为,熊猫胚胎的外观可能与熊猫怀孕期间的某种怪癖有关。

所有的熊都会经历所谓的“延迟着床”。卵子受精后,未来的胎儿进入一种“假死”状态,在子宫中漂浮数月,然后植入子宫壁以恢复发育,为分娩做好准备。

但是,当其他熊科动物在植入后怀孕两个月时,大熊猫的这一过程在一个月内就完成了。

Li说:“他们基本上还没有成熟。”

研究人员表示,他们在这项研究中只研究了骨骼、大脑等其他器官可能存在不同的情况。但是这项研究表明,熊猫幼崽与其他哺乳动物近亲遵循相同的成长轨迹,它们的骨骼以相同的顺序和相似的速率成熟,但发育的时间被截短了。

Smith说:“留给熊猫胚胎的发育时间缩短了。”

至于为什么大熊猫独特的体型差异会随着地质年代的推移而进化,以及它们是如何进化的,科学家们仍然在寻找一个完整的解释。

Smith说:“我们确实需要有关它们的生态学和在野外繁殖的更多信息,鉴于它们存在灭绝风险,我们可能没有太多时间。但是这项研究使我们离答案更近了一步。”

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