Панды произошли от хищников. Почему же они питаются практически исключительно
вегетарианской пищей? Наряду с чёрно-белым мехом, ленивым поведением и милыми выходками, у панд есть ещё одна исключительная особенность. И это поедание бамбука, который на данный момент находится под угрозой исчезновения для большой панды или так называемого бамбукового медведя (Ailuropoda melanoleuca).
Одна панда может съедать от 12 до 38 килограммов бамбука в день и тратить на это до 16 часов ежедневно, поедая раз за разом это волокнистое, жевательное растение.
Такое потребление настолько интенсивно, что Фенг Ли, исследователь из Китайского западного нормального университета, называет панду «мобильным поглотителем бамбука». Но расширяют ли медведи панды свой рацион и едят ли что-нибудь кроме этого быстрорастущего представителя флоры? Как правило, ответ отрицательный - хотя бывают и редкие исключения.
Меню панды
«Были случаи, когда дикие большие панды иногда ели мелких животных», - сообщает Ли в электронном письме журналу «Live Science». Ли упомянул редкие случаи, зафиксированные в китайском горном районе Циньлин, где панды были найдены грызущими кости такина (Budorcas taxicolor), дикого парнокопытного млекопитающего из семейства полорогих. Кроме того, иногда их находили охотящимися на китайских бамбуковых крыс (Rhizomys sinensis).
Джон Спикман, заведующий кафедрой зоологии Абердинского университета (Великобритания), подтверждает, что эти случаи носят оппортунистический и необычный характер: «В Интернете есть фотография панды в зоопарке, которая поймала и съела павлина. Но, насколько я знаю, это действительно случайные события».
Если не считать таких редких случаев плотоядности, панды придерживаются в своём рационе исключительно бамбука. Однако в этой истории есть интересный поворот, поскольку существует множество доказательств того, что на самом деле панды должны иметь гораздо более разнообразный режим и способ питания. На самом деле, они не особенно приспособлены к поеданию бамбука.
Исследования показали, что строение кишечника панд схожа с плотоядными, как у их «двоюродных братьев» медведей, и что в их желудках отсутствует многокамерная структура, которую другие травоядные используют для переработки большого количества растений.
Более того, микробы, населяющие их кишечник, больше похожи на микробов мясоедов и способны перерабатывать и извлекать белок. Для расщепления растений эти микробы не подходят. Об этом свидетельствуют и экскременты панд: исследователи обнаружили в них кусочки непереваренного бамбука.
Эволюционный взлёт
Эти неприспособленные черты, по-видимому, являются эволюционным атавизмом, оставшимся от прошлого предков большой панды. Ископаемые свидетельствуют о том, что предки современных гигантских панд питались не только мясом, но и растительностью.
Фото: livescience.com
Затем, около 7 миллионов лет назад, ископаемые свидетельствуют о том, что один из предков, в частности, Айлурарктос (Ailurarctos) - вымерший род панд из Китая позднего Миоцена, начал пробовать бамбук.
По словам Ли, это стало «отправной точкой перехода от всеядности к травоядности», который, возможно, был ускорен изменением доступности пищи. «В настоящее время популярна точка зрения, что экологические изменения в древние времена привели к резкому сокращению пищевых ресурсов. Предки гигантских панд жёстко конкурировали с другими хищниками», - говорит Ли.
По мнению исследователей, уже начав дополнять свой рацион бамбуком, Айлурарктос имел адаптивное преимущество и смог выжить в условиях дефицита, заняв эту экологическую нишу. Эволюционный процесс превращения гигантских панд из всеядных в бамбукоисключительных - это классический случай ««выживания сильнейших, но не обязательно лучших» в эволюционной биологии», - отметил Ли.
Однако, хотя может показаться, что их эволюционная структура плохо соответствует их исключительно бамбуковому рациону, гигантские панды также выработали несколько адаптаций, чтобы соответствовать данной ситуации.
Например, в их ДНК был инактивирован ген, который должен был позволить им ощущать уникальный вкус мяса, похожий на вкус умами, а значит, у них, скорее всего, нет естественного аппетита к свежему мясу, говорит Ли. У панд также очень медленный метаболизм, что помогает им выживать на низкокалорийной диете из бамбука. На самом деле панды тратят всего 38% дневной энергии по сравнению с другими сухопутными млекопитающими схожего размера.
Особые мутации
Спикман участвовал в исследовании, которое выявило возможную причину такого низкого уровня метаболизма: мутация гена, характерная только для панд и контролирующая гормоны щитовидной железы, которые играют ключевую роль в регулировании обмена веществ.
«Мы все ожидали, что скорость метаболизма у панд будет низкой, потому что иначе они не смогут съедать достаточно пищи, чтобы соответствовать своим расходам энергии. Большим открытием стало обнаружение генов, которые лежат в основе этого», - говорит Спикман в интервью «Live Science». «С тех пор мы создали мышей с такой же мутацией и подтвердили, что у этих мышей также снижена скорость метаболизма».
Фото: livescience.com
Тем временем Ли возглавил исследование, в ходе которого выяснилось, что сам бамбук может даже играть ключевую роль в адаптации панд к их необычному рациону. Когда Ли исследовал образцы крови, взятые у медведей панд, он обнаружил в них молекулы, называемые микроРНК, или миРНК.
МикроРНК - это молекулы, встречающиеся у животных и растений, которые используются клетками для контроля экспрессии генов, а также встречаются в бамбуке, откуда они попадают в организм панды и могут накапливаться в тканях с течением времени.
Когда Ли и его коллеги изучили некоторые из микроРНК, встречающихся в крови панды, они обнаружили, что те нацелены на определённые гены, которые, в частности, участвуют в повышении аппетита, регулировании обоняния и подавлении горького вкуса. Так что вполне возможно, что эти молекулы, полученные из бамбука, помогли развить и обуздать аппетит панд к этому растению.
Это может быть очень важно для их выживания, «обеспечивая ежедневное потребление достаточного количества бамбука для удовлетворения потребностей организма в энергии», - пояснил Ли.
Изучение организма панд
В других исследованиях было обнаружено, что кишечные бактерии панд не совсем противоречат их вегетарианской диете. На самом деле их кишечная флора меняется в сезон, когда появляются побеги бамбука - более питательная часть растения, чем листья, - что позволяет пандам накапливать больше энергии в течение этого короткого периода, когда они заметно набирают вес.
У панд также развился «псевдопалец», который позволяет им крепко хватать бамбуковые стебли. Их коренные зубы шире, чем у других медведей, что очень важно для измельчения прочных бамбуковых стеблей, как и уникально мощные челюсти панд. «Их большие круглые морды являются именно такими потому, что у них массивные челюстные мышцы, которые обеспечивают большую силу укуса, чем у белого медведя», - говорит Спикман.
Панд обожают, но в равной степени высмеивают как плохо приспособленных, эволюционно «тупиковых животных». Но хотя может показаться, что они просто валяются и едят бамбук целыми днями, по словам Ли, ««лень» панд - это мудрость выживания».