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

　　中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)客座研究員、美國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、中科院昆明動物所研究員吉學(xué)平與科研同行合作，最新完成對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高度特化的成員，它已演變成一種專注的植食性動物。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)哺乳動物前肢上正常的五個手指外，大熊貓還有一個強(qiáng)烈增大的手腕部骨骼即橈側(cè)籽骨，充當(dāng)?shù)诹鶄€手指，形成可以對握的“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，大熊貓獲得對握的拇指狀結(jié)構(gòu)已成為一個著名的進(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，由于哺乳動物的籽骨在發(fā)育中很容易伸長，那為什么大熊貓沒有演化出一個更細(xì)長的橈側(cè)籽骨，一種更像真正的對握型拇指的籽骨，以便更有效地抓握竹子？之前這個問題沒有得到解答，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。

　　在食肉動物中，熊科動物的臼齒最為復(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關(guān)鍵證據(jù)”。

　　鄧濤指出，人類及其靈長類近親最重要的特征之一，就是演化出能與其他手指對握的拇指來進(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功能復(fù)合體，與其他掌骨聯(lián)動，而不能夠像人類拇指那樣獨(dú)立于其他手指運(yùn)動。這種被動的抓握系統(tǒng)遠(yuǎn)不如人類的主動抓握系統(tǒng)有效，但它足夠?yàn)榇笮茇執(zhí)峁┏灾褡铀璧淖ノ漳芰Α４送猓瑥倪M(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。與人類具有兩個指節(jié)的拇指形成對比的是，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：偽拇指最初簡單伸長，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。無論是絕對長度還是相對長度，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。

　　“這就提出了一個問題，更長的手指肯定會增強(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物的趾行式(前后腳趾著地)不同，肥胖的熊科動物都是蹠行式。強(qiáng)烈伸長的橈側(cè)籽骨更有利于抓握竹子，但不可避免地與長距離行走產(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)一步增大都會導(dǎo)致更顯著地突出于掌面，從而對行走產(chǎn)生干擾，“通俗地說，就是會硌腳”。

　　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)生熊科動物中，只有大熊貓有一個大的肉質(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熊貓來說更重要，所以演化上對偽拇指長度沒有太強(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-劍齒象動物群中的重要成員。

　　在中國的竹林深處，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”們在食物鏈中的主導(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)一步伸長的事實(shí)表明，它們已獲得足夠的抓握力來對付竹子。“這也就是說，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不短正合適。”鄧濤總結(jié)表示。(完)