Kodėl milžiniškos pandos gimsta tokios mažytės?

This newborn panda skull casts doubt on an old idea about why bears are born so tiny. Courtesy of Peishu Li and Duke SMIF.

Kunigaikščio studentas Peišu Li ’19 prisimena, kai pirmą kartą pamatė gimstant pandos kūdikį vaizdo įraše, skirtame pamokai, kurią vedė biologijos profesorė Kathleen Smith. „Atrodė, kad iš prekybos automato iššoko želė, – sakė Li.

Gimusios rausvos, aklos ir bejėgės, didžiosios pandos paprastai gimusios sveria apie 100 gramų – tai prilygsta sviesto lazdelei. Jų motinos yra 900 kartų masyvesnės.

Dėl šio neįprasto dydžio skirtumo mokslininkai jau daugelį metų glumino. Išskyrus keletą gyvūnų, tokių kaip echidnos ir kengūros, išimtis, jokie kiti žinduolių naujagimiai nėra tokie maži, palyginti su savo motinomis. Niekas nežino kodėl, bet naujas 10 rūšių lokių ir kitų gyvūnų kaulų tyrimas parodė, kad kai kurios dabartinės teorijos nepasitvirtina.

Li ir Smithas paskelbė savo išvadas šį mėnesį žurnale „Anatomy“.

Sunku rasti pandų jauniklių griaučius, tačiau mokslininkams pavyko ištirti išsaugotus pandų jauniklių, gimusių Smithsonian nacionaliniame zoologijos sode Vašingtone, palaikus.

Pirmoji Nacionalinio zoologijos sodo pandų pora, Ling-Ling ir Hsing-Hsing, devintajame dešimtmetyje susilaukė penkių pilnamečių jauniklių, tačiau nė vienas iš jų neišgyveno ilgai po gimimo.

Tyrėjai padarė dviejų iš tų jauniklių, taip pat naujagimių grizlių, lokių tinginių, baltųjų lokių, šunų, lapių ir kitų artimai giminingų gyvūnų iš Smithsonian nacionalinio gamtos istorijos muziejaus ir Šiaurės Karolinos valstijos veterinarinės medicinos koledžo, mikro-KT skenavimus. .

Jie panaudojo nuskaitymus kurdami 3D skaitmeninius kiekvieno kūdikio kaulinio interjero modelius gimus.

Gyvūno kūdikiui augant ir vystantis įsčiose, auga ir jo kaulai bei dantys. Mokslininkai ištyrė osifikacijos laipsnį arba tai, kiek skeletas susiformavo iki gimimo. Jie apžiūrėjo, ar dantys pradėjo kalcifikuotis ar dygti, ir kaukolę sudarančių kaulinių plokštelių susiliejimo laipsnį.

Panda gali būti kraštutinis pavyzdys, tačiau visi lokiai turi neproporcingai mažus kūdikius, sakė Li. Naujagimio baltojo lokio gimimo svoris, kaip mamos dalis, yra mažesnis nei 1:400 arba mažiau nei pusė vieno procento jos kūno masės. Daugumos žinduolių kūdikių, įskaitant žmones, vidurkis yra artimesnis 1:26.

Viena dešimtmečių senumo idėja sieja mažą lokių gimimo svorį su faktu, kad kai kurių rūšių nėštumas sutampa su žiemos miegu. Nėščios patelės šiuo metu nevalgo ir negeria, daugiausia pasikliauja savo riebalų atsargomis, kad išgyventų, bet taip pat suardo raumenis, kad aprūpintų vaisius baltymais.

Manoma, kad energetiškai patelės gali sau leisti maitinti savo kūdikius taip ilgai, kol šis audinių irimas nesukels grėsmės jų sveikatai. Sutrumpinus nėštumą ir pagimdžius mažus, nesubrendusius kūdikius, meškos daugiau augimo perkeltų į už gimdos ribų, kur kūdikiai galėtų gyventi iš riebaus motinos pieno, o ne išeikvoti jos raumenis.

Teorijos šalininkai pripažįsta, kad ne visi lokiai, įskaitant pandas, žiemą užmiega. Tačiau idėja yra ta, kad mažas gimimo svoris yra „užrakintas“ meškos šeimos medyje, neleidžiant žiemoti miegantiems giminaičiams taip pat išsivystyti didesniems kūdikiams.

„Tai tikrai patraukli hipotezė“, – sakė Smithas.

Tačiau Duke komandos tyrimai rodo, kad toks scenarijus yra mažai tikėtinas. Tyrėjai nerado jokių reikšmingų kaulų augimo skirtumų tarp žiemojančių lokių ir jų kolegų, kurie išlieka aktyvūs ištisus metus ir nesnaudžia nėštumo metu.

Tiesą sakant, nepaisant mažo dydžio, mokslininkai nustatė, kad dauguma lokių skeletų gimimo metu yra tokie pat subrendę kaip ir jų artimi pusbroliai.

Rezultatai rodo, kad panda yra vienintelė šios taisyklės išimtis. Net ir pagyvenusio pandos jauniklio kaulai labai panašūs į biglio šuniuko, gimusio keliomis savaitėmis anksčiau laiko.

„Tai būtų kaip 28 savaičių žmogaus vaisius“ trečiojo trimestro pradžioje, sakė Smithas.

Kiti veiksniai laikui bėgant galėjo paskatinti pandų kūdikius mažėti – kai kurie mokslininkai kaltina jų mitybą tik iš bambuko – tačiau duomenų trūksta, sakė Li. Tyrėjai teigia, kad pandos lokio embriono išvaizda tikriausiai yra susijusi su pandos nėštumo keistenybe.

Visi lokiai patiria tai, kas vadinama „vėluota implantacija“. Po to, kai kiaušinis apvaisinamas, būsimas vaisius patenka į sustabdytos animacijos būseną, keletą mėnesių plūduriuoja įsčiose, kol implantuojasi į gimdos sienelę, kad atnaujintų savo vystymąsi ir pasiruoštų gimdymui.

Tačiau kai kiti lokiai pagimdo du mėnesius po implantacijos, didžiosios pandos pagimdo per mėnesį.

„Jie iš esmės nepakankamai iškepti“, – sakė Li, dabar daktaro laipsnis. studentas Čikagos universitete.

Tyrėjai teigia, kad šiame tyrime jie žiūrėjo tik į skeletus, ir gali būti, kad kiti organai, pavyzdžiui, smegenys, pasakoja kitokią istoriją. Tačiau naujasis tyrimas rodo, kad pandų jaunikliai eina ta pačia trajektorija kaip ir kitų žinduolių giminaičiai – jų brandūs kaulai ta pačia seka ir panašiu greičiu, tačiau sutrumpintu grafiku.

„Plėtra tiesiog nutraukta“, – sakė Smithas.

Mokslininkai vis dar ieško išsamaus paaiškinimo, kodėl per geologinį laiką išsivystė ypatingas pandos dydžio skirtumas ir kaip.

„Mums tikrai reikia daugiau informacijos apie jų ekologiją ir dauginimąsi laukinėje gamtoje“, – sakė Smithas, ir mes galime neturėti daug laiko, atsižvelgiant į jų išnykimo riziką. Tačiau šis tyrimas priartina juos prie atsakymo.

Šį tyrimą palaikė bendros medžiagos instrumentavimo priemonės bakalauro naudotojų programos dotacija, Duke biologijos katedra ir Duke bakalauro studijų biuras.

CITACIJA: „Lyginamoji naujagimių ursidų skeleto anatomija ir milžiniškos pandos ekstremalumas“, Peishu Li ir Kathleen K. Smith. Anatomijos žurnalas, gruodžio mėn. 2, 2019. DOI: 10.1111 / joa.13127

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.