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生命密码:你的第一本基因科普书 国宝熊猫“基因堕落”史
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有这样一种动物,“咬合力仅次于北极熊,和棕熊齐平;在海拔2000米的山地里,奔跑速度能超过刘翔平地最高速度;能把20多米的树当杆子爬;能把三四头狼当垫子坐……”
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如果依照常理推断,这种动物多半会是令人望而生畏的食肉猛兽,再凭借奔跑、攀爬及咬合能力,足以使它成为顶级猎手。
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然而真相却出人意料,这种动物实际上仅靠竹子为生,是世界上最珍贵的动物之一,也是我们的国家一级保护动物。
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熊猫主要以几乎没有营养的竹子为生(拍摄:尹烨)
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是的,这种动物正是惹人喜爱的国宝熊猫。很难想象这些身体胖软、头圆颈粗、耳小尾短的萌物,属于食肉目,拥有作为猎手的一切装备。
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禄丰始熊猫:懒惰的开始
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800多万年前,熊猫之祖禄丰始熊猫住在潮湿的雨林里。那时的地球更加暖和,降水也更加丰沛,特别是食物来源非常丰富,基本上能够保证禄丰始熊猫餐餐有肉,算得上是熊猫整个演化史中过得最滋润的一段时期。
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禄丰始熊猫万万不会想到,对自己威胁最大的敌人竟会是捉摸不定的气候。
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冰河世纪的来临,导致全球气温骤降。由于生活环境偏南,温度相对较高,气候变化并未直接波及禄丰始熊猫。但没过多久,一系列自北向南的连锁反应开始了。不少动物迫于严寒,纷纷大举南迁,致使禄丰始熊猫不得不面临极大的生存挑战:环境骤变、食物被夺、病菌入侵……看起来,禄丰始熊猫几乎被推入了绝境。
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既然自身难保,又没有跟彪悍的北方食肉动物竞争的胜算,禄丰始熊猫为了求得一丝生机,只能无奈地把原先视作零食的素食当作主食。但即便是素食,也被北来的食草动物瓜分殆尽,禄丰始熊猫只能在夹缝中求生存。
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历尽尝试,禄丰始熊猫终于找到了一种小众食物——竹子。那时的竹子广泛分布在今秦岭地区及四川地区,存活率高、储藏量丰富且稳定,是禄丰始熊猫极易找到的食物。更为重要的是,竹子营养价值极低,连食草动物都不屑于采摘,所以根本用不着抢。
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于是,禄丰始熊猫就这样硬着头皮开始啃起了竹子,也开始了素食的漫漫之路。而与之相关的演化途径及其后果,更是令人瞠目结舌。
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小种大熊猫:吃素的代价
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几百万年的素食生涯,[1] 让熊猫付出了高昂的代价。由于营养匮乏的竹子无法提供足够的热量,禄丰始熊猫经过演化,变成了一种叫作“小种大熊猫”(Ailuropoda microta )的动物,体型只有藏獒那么大。为了保持能量平衡,小种大熊猫必须多吃少动。终日饱食,再加上缺乏运动,熊猫的这位祖先也变得越来越胖。
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到了100万年前,秦岭和云贵高原因地质运动拔地而起,挡住了寒风,气候开始变暖,森林逐步向北延伸,那些南迁的食肉动物也纷纷北归。于是,熊猫的生存空间得到了极大的扩充。
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然而,陷在上百万年积习中的熊猫,已经无力逃出命运的牢笼。好吃懒做,让它胖成了一种叫“巴氏大熊猫”(Akluropoda melanole uca baconi )的动物,体型比现在的熊猫更大。当它又开始过起没人抢肉的生活时,却已经“堕落”成了一个圆滚滚的、基本不怎么爱动的素食动物。
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今天,成年熊猫把每天的一半时间用来进食,有时进食长达18个小时。它们深陷在代代相传、毫无变化的生活模式中,也习惯了自身笨拙宽厚之体型。
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不过,大熊猫难以逃出吃竹子的宿命,并不光是体型的作用。在熊猫丧失对肉食的渴求中,基因起到了决定性作用。
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国宝档案:基因的奥秘
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因为食素太久,熊猫体内的一个重要基因T1R1 开始失效[2] 。T1R1 基因极为关键,决定了食肉动物能否尝出肉的鲜味。对基因失效的大熊猫来说,既然肉食味道和竹子无异,何必再去辛苦捕食?
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遗憾的是,虽然大熊猫以竹为食几百万年,但基因上仍然是食肉动物,也保留了很多食肉目的特征,仍有肉食动物的牙齿、消化道,偶尔也会掏竹鼠、捅鸟窝,还会吃烂肉、腐肉。
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几百万年间,熊猫并没能演化出消化竹子的基因。熊猫消化竹子所仰赖的是寄生之客——纤毛虫(ciliate )。纤毛虫类似于人类的肠道菌群,协助熊猫消化食物,跟熊猫有良好的“共生关系”。这种特殊的单细胞生物,会努力地在熊猫的消化道中寻找竹纤维,将之降解成糖分,给熊猫提供一些贫瘠的养分。因此,熊猫需要不停进食,才能维持自身所需能量。
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