中新網(wǎng)北京7月1日電 (記者 孫自法)屬于食肉目的大熊貓為什么只吃竹子？它熟練的抓握竹子“絕技”是如何起源演化而來？這些問題不僅學(xué)界關(guān)注，大眾也頗為好奇。

　　大熊貓食竹歷史可追溯到600萬年前

　　中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所(中科院古脊椎所)客座研究員、美國(guó)洛杉磯自然歷史博物館研究員王曉鳴和中科院古脊椎所研究員鄧濤、中科院昆明動(dòng)物所研究員吉學(xué)平與科研同行合作，最新完成對(duì)采自云南昭通水塘壩晚中新世(距今約700萬年-600萬年)遺址始熊貓的關(guān)鍵化石——偽拇指(也稱第六指)和臼齒化石的研究發(fā)現(xiàn)，始熊貓具有最早的增大的橈側(cè)籽骨，已經(jīng)形成對(duì)握的“拇指”功能。

　　不過，自中新世晚期以來，熊貓的“拇指”沒有進(jìn)一步增大，因?yàn)槠湓谧ノ罩褡拥耐瑫r(shí)還必須兼顧蹠行式(前后腳掌接觸地面)走路的承重功能，不可偏廢任何一方。這一分擔(dān)體重的限制可能是熊貓的偽拇指從未演化成完整手指的主要原因，但這種簡(jiǎn)陋的“拇指”表明，大熊貓專門吃竹子的習(xí)性至少在距今600萬年前就已經(jīng)起源。

　　這項(xiàng)古生物研究重要成果論文，北京時(shí)間6月30日夜間在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)報(bào)告》上線發(fā)表，為早于晚更新世的始熊貓-大熊貓譜系演化提出重要化石證據(jù)，也為回答始熊貓是否已經(jīng)開始吃竹子、偽拇指能否幫助熊貓抓握竹竿等提供關(guān)鍵證據(jù)。

　　大熊貓偽拇指“絕技”最著名最神秘

　　論文共同作者鄧濤研究員在論文發(fā)表當(dāng)天接受中新社記者專訪時(shí)科普介紹說，屬于食肉目的大熊貓是熊科中一個(gè)高度特化的成員，它已演變成一種專注的植食性動(dòng)物。大熊貓與其“同門兄弟”不同，因?yàn)樗性S多“絕技”，使其能夠適應(yīng)于專門吃竹子的生活。

　　在這些“絕技”中，大熊貓額外的“拇指”可以說是最著名但也最神秘。除了大多數(shù)哺乳動(dòng)物前肢上正常的五個(gè)手指外，大熊貓還有一個(gè)強(qiáng)烈增大的手腕部骨骼即橈側(cè)籽骨，充當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)手指，形成可以對(duì)握的“拇指”來抓住竹子。

　　大熊貓的偽拇指很早就吸引博物學(xué)家的注意，近幾十年來，得益于著名進(jìn)化生物學(xué)家斯蒂芬·古爾德(Steven J. Gould)推介，大熊貓獲得對(duì)握的拇指狀結(jié)構(gòu)已成為一個(gè)著名的進(jìn)化適應(yīng)例證，這種獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)與同樣獨(dú)特的吃竹子習(xí)性之間的獨(dú)特聯(lián)系引發(fā)關(guān)注。

　　鄧濤指出，盡管大熊貓的偽拇指非常有名，但要搞清楚偽拇指的來龍去脈，化石是最重要的證據(jù)，之前的最早記錄僅發(fā)現(xiàn)于貴州雙河洞約10.2萬-4.9萬年前的晚更新世沉積物中。如果抓握竹子是這一特征的主要功能，由于哺乳動(dòng)物的籽骨在發(fā)育中很容易伸長(zhǎng)，那為什么大熊貓沒有演化出一個(gè)更細(xì)長(zhǎng)的橈側(cè)籽骨，一種更像真正的對(duì)握型拇指的籽骨，以便更有效地抓握竹子？之前這個(gè)問題沒有得到解答，因?yàn)樵谠缬谕砀率赖氖夹茇?大熊貓譜系中缺乏相關(guān)的化石證據(jù)。

　　大熊貓抓握與人類抓握有根本不同

　　鄧濤說，本項(xiàng)研究基于2015年研究團(tuán)隊(duì)在云南昭通盆地晚中新世水塘壩地點(diǎn)始熊貓偽拇指和臼齒化石的新發(fā)現(xiàn)，依據(jù)始熊貓已知最早的增大的橈側(cè)籽骨，其偽拇指顯示出中間形態(tài)，首次記錄了熊貓向取食竹子演化的可能時(shí)間和步驟。

　　在食肉動(dòng)物中，熊科動(dòng)物的臼齒最為復(fù)雜，因?yàn)樗鼈冞€要咀嚼大量非肉類食物。而在熊科動(dòng)物中，熊貓的牙齒模式最為精細(xì)，褶皺出許多非常明顯的齒尖，在強(qiáng)健的下頜骨和顳下頜關(guān)節(jié)協(xié)助下，有利于嚼碎堅(jiān)硬的竹子。始熊貓的牙齒形態(tài)已達(dá)到現(xiàn)代大熊貓的復(fù)雜程度，甚至更復(fù)雜?！笆夹茇埵欠褚呀?jīng)開始吃竹子？能幫助抓握竹竿的偽拇指是另一個(gè)關(guān)鍵證據(jù)”。

　　鄧濤指出，人類及其靈長(zhǎng)類近親最重要的特征之一，就是演化出能與其他手指對(duì)握的拇指來進(jìn)行精確的抓握，這不僅需要關(guān)節(jié)的靈活性，還需要屈肌和伸肌的復(fù)雜相互作用。

　　大熊貓的抓握與人類的抓握有根本不同，其橈側(cè)籽骨通過固定關(guān)節(jié)與第一掌骨和舟月骨形成一個(gè)功能復(fù)合體，與其他掌骨聯(lián)動(dòng)，而不能夠像人類拇指那樣獨(dú)立于其他手指運(yùn)動(dòng)。這種被動(dòng)的抓握系統(tǒng)遠(yuǎn)不如人類的主動(dòng)抓握系統(tǒng)有效，但它足夠?yàn)榇笮茇執(zhí)峁┏灾褡铀璧淖ノ漳芰?。此外，從進(jìn)化的角度來看，即使橈側(cè)籽骨最初僅略微增大，也能形成簡(jiǎn)單但有用的抓握功能，適度防止竹子從手指上滑落。

　　現(xiàn)生大熊貓的橈側(cè)籽骨在靠近末端處有一個(gè)急劇內(nèi)彎的鉤，其功能是靠單一骨骼形成的抓鉗。與人類具有兩個(gè)指節(jié)的拇指形成對(duì)比的是，人類拇指的末端一節(jié)可以彎曲以便于抓握。

　　偽拇指演化兼顧抓握竹竿和承擔(dān)體重

　　鄧濤表示，始熊貓的橈側(cè)籽骨缺乏末端的彎鉤，表明其進(jìn)化過程分為兩步：偽拇指最初簡(jiǎn)單伸長(zhǎng)，后來出現(xiàn)更精細(xì)的末端彎鉤，同時(shí)伴隨著末端的輕微縮短。無論是絕對(duì)長(zhǎng)度還是相對(duì)長(zhǎng)度，始熊貓的偽拇指都超過其現(xiàn)生后代，只是缺乏大熊貓的末端彎鉤。

　　“這就提出了一個(gè)問題，更長(zhǎng)的手指肯定會(huì)增強(qiáng)抓握竹竿的能力，那為什么熊貓的偽拇指沒有進(jìn)一步拉長(zhǎng)呢”？

　　研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，橈側(cè)籽骨沒有進(jìn)一步延伸，是偽拇指兼顧抓握竹竿和承擔(dān)體重之間的功能調(diào)和。與犬科、貓科和鬣狗等奔跑型食肉動(dòng)物的趾行式(前后腳趾著地)不同，肥胖的熊科動(dòng)物都是蹠行式。強(qiáng)烈伸長(zhǎng)的橈側(cè)籽骨更有利于抓握竹子，但不可避免地與長(zhǎng)距離行走產(chǎn)生沖突，從而損害偽拇指內(nèi)表面用于抓取和外表面用于承重的雙重功能。任何橈側(cè)籽骨的進(jìn)一步增大都會(huì)導(dǎo)致更顯著地突出于掌面，從而對(duì)行走產(chǎn)生干擾，“通俗地說，就是會(huì)硌腳”。

　　因此，現(xiàn)生大熊貓通過偽拇指末端向內(nèi)急劇彎曲成鉤狀和外側(cè)變平來均衡功能間的相互沖突。在現(xiàn)生熊科動(dòng)物中，只有大熊貓有一個(gè)大的肉質(zhì)墊來緩沖橈側(cè)籽骨，表明這種骨骼的承重功能很重要。

　　由于棲息地竹子非常豐富，大熊貓不需要每天長(zhǎng)途跋涉去尋找食物，因而吃得多、吃得快是更重要的事。熊貓用牙齒撕裂竹竿時(shí)，緊緊抓住竹竿可能是偽拇指最有用的功能。竹竿非常堅(jiān)硬，尤其是冬季完全變?yōu)槟举|(zhì)時(shí)，需要熊貓的雙手有相當(dāng)大的握力來扭轉(zhuǎn)和拉拽，以便與下巴配合進(jìn)行有力的啃咬和撕裂。因?yàn)樽ゾo竹竿比一把抓住更多的竹子對(duì)熊貓來說更重要，所以演化上對(duì)偽拇指長(zhǎng)度沒有太強(qiáng)要求。

　　偽拇指是有效采集竹子的關(guān)鍵適應(yīng)

　　鄧濤認(rèn)為，熊貓簡(jiǎn)陋的偽拇指很難用于采集熊科通常的雜食原料，如種子、堅(jiān)果、漿果，甚至矮草等，這表明增大的橈側(cè)籽骨的唯一取食目標(biāo)就是竹子，偽拇指是熊貓譜系中有效采集竹子的關(guān)鍵適應(yīng)。盡管其消化系統(tǒng)似乎效率低下，但大熊貓“大吃海吃”的策略使其能夠成功擴(kuò)展到華南和東南亞的大部分地區(qū)，并成為更新世大熊貓-劍齒象動(dòng)物群中的重要成員。

　　在中國(guó)的竹林深處，大熊貓安靜地吃它的竹子，過著與世隔絕、獨(dú)來獨(dú)往的生活，遠(yuǎn)離其食肉類“親戚”們?cè)谑澄镦溨械闹鲗?dǎo)地位。

　　熊貓從廣泛的雜食性菜譜過渡到一心一意吃竹子，按理說需要在解剖學(xué)、生理學(xué)以及遺傳學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行多重改變。然而，即使經(jīng)過至少600萬年專注于吃竹子的歷史，這些轉(zhuǎn)變?nèi)匀挥邢?，主要集中在取食技能上，而大熊貓的消化系統(tǒng)仍然是食肉動(dòng)物的配置。

　　中新世晚期以后，熊貓家族的偽拇指沒有進(jìn)一步伸長(zhǎng)的事實(shí)表明，它們已獲得足夠的抓握力來對(duì)付竹子?！斑@也就是說，足夠抓緊一根竹竿或一把竹子，同時(shí)還能撐著肥胖的身體行走，大熊貓演化出的偽拇指不長(zhǎng)不短正合適?！编嚌偨Y(jié)表示。(完)