Varför är pandor så kylda? Ledtråden är i bambu

Anonim

Det har länge varit ett mysterium hur jättepandas, som har en tarm som är idealisk för att smälta kött, kan överleva att äta nästan exklusivt bambu. Nu har vår forskning funnit att de kan klara av denna lågkvalitativa diet eftersom de har en extremt långsam metabolism. Detta kan också förklara varför de är så inaktiva och har relativt små organ för sin kroppsstorlek.

Hoops och hinder

Det finns få djur på planeten som ikoniska som jättepandaen. Dess roll som logotypen för World Wide Fund för naturen, dess farliga natur i naturen och det faktum att den har exporterats över hela världen som en symbol för kinesisk politisk vänskap i årtionden, fortsätter att behålla sin status.

Trots denna fenomenala popularitet gör den politisk betydelse och hotad bevarandestatus det extremt svårt att göra forskning om pandaer. Det finns många, och rättfärdiga, hindrar att hoppa för att göra vetenskapligt arbete på djur i allmänhet, men de är ännu högre när det gäller pandor.

Av denna anledning finns det många grundläggande mätningar som gjorts på andra arter men saknar pandor. Men vi börjar långsamt att fylla i dessa luckor.

Gut av en lejon

.

En bit biologi som många av oss känner till är att pandaen är en köttätare som blev vegetarian. Djurbeställningen Carnivora innehåller flera djurfamiljer, inklusive kaninerna (vargar, hundar och rävar), felider (katter), mustelider (mjöl och så vidare), pinnipeds (sälar, valor och sjölejon) och ursids (björnar). Alla dessa grupper bortsett från björnarna består av att döda och äta andra djur.

Eftersom köttet lätt smälter har dessa djur korta matsmältningsvägar. Bortsett från isbjörnen innehåller många björnar olika mängder vegetabiliskt material i sina dieter. Pandaen har tagit det här extremt: att äta nästan exklusivt bambu.

Även om pandor har många anpassningar för att äta bambu (som en extra "tumme" för att hålla skotten) innehåller dessa inte ett långt matsmältningssystem. Pandaen har också ett lejons mage: Perfekt för att smälta kött, men mycket ineffektivt för att smälta bambu. Så de måste äta mycket av det, kanske så mycket som 10-20kgs per dag. Forskare har länge spekulerat på att för att överleva på en sådan lågkvalitativ mat måste pandas ha en låg metabolismnivå.

Hittills har ingen lyckats mäta exakt hur mycket energi de använder. För att göra detta använde vi en teknik som kallas dubbelmärkningsmetoden, som mäter hur mycket djur som eliminerar stabila isotoper från deras kroppar. Vi gjorde det för fem fångade pandor i Peking Zoo och tre vilda pandor som bodde i Foping naturreservat.

Vi fann att pandas metabolismhastighet är extremt låg. Korrigeras för sin kroppsvikt på ca 92 kg, är den väsentligt lägre än nästan alla andra däggdjur. Faktum är att priset ligger närmare vad som skulle förutsägas för en 90 kg reptil.

.

rörlighet av en sloth?

Hur de uppnår så låga energianvändningar var fokus för andra delen av vårt papper, publicerad i tidskriften Science. Mycket av den energi som våra kroppar använder brinner upp i relativt få organ, inklusive hjärnor, njurar, hjärta och lever. Med hjälp av historiska obduktionsdata fann vi att pandor har små organ för sin kroppsstorlek.

Deras hjärna är bara 82% av den förväntade storleken, deras njurar är bara 74, 5% och deras leveranser är anmärkningsvärda 62, 8% av den förväntade storleken för ett 90 kg däggdjur. Plus om du någonsin gick för att se en panda i en djurpark vet du att de inte är de mest aktiva av djur. I själva verket använder vi GPS-loggare fann vi att i de vilda pandorna går i genomsnitt på bara 26, 9 meter per timme.

Ett nyckelfysiologiskt system som är inblandat i att reglera vår ämnesomsättning är sköldkörtelhormonsystemet. Vi misstänkte att pandor kan ha något ovanligt på gång med sina sköldkörtelhormoner - en hunch som visade sig vara korrekt.

Pandor har mycket låga halter av de huvudsakliga sköldkörtelhormonerna T4 och T3. Vi kunde spåra dessa låga hormonnivåer till en unik mutation i pandegenometet, vilket påverkar en kritisk gen som är involverad i sköldkörtelhormonsyntesen. Människor som har låga sköldkörtelhormonnivåer klagar ofta på att de känner sig kalla. Detta är potentiellt eftersom deras sänkade metaboliska hastighet är otillräcklig för att hålla dem varma.

Så hur lyckas pandaen hålla sig varm? Trots att de bor i semitropiska livsmiljöer, har den en riktigt tjock päls. Detta tjänar till att fälla vilken liten värme deras ämnesomsättning producerar inuti sina kroppar. En direkt följd av detta är att deras yttemperatur (mätt med en termisk bildkamera) är cirka 10 ° C svalare än ytan på andra svarta och vita djur som zebraen. Pandor verkar vara bokstavligen coola.

Förresten hade jag också en cool upplevelse vid genomförandet av denna forskning. En dag i djurparken blev jag distraherad när jag matade en av pandorna, och han nådde genom staplarna och tog en svep åt mig för att få bambu. Men han saknade och slutade med att ta en liten bit av min ganska dyra läderjacka istället. Det kan tyckas irriterande, men jag valde att se den som ett hedersmärke. Om någon frågar hur jag skadade min kappa kunde jag med all ärlighet säga att jag fick det i ett "nära möte med en jätte panda".