Еволюційний глухий кут чи геній адаптації парадокс
Це аберрантна тварина. Панда, запатентований бамбуковий поїдок, насправді є чистим хижаком ! Вінсент Нуйрігат дивиться на цю еволюційну спритність рук.
Орієнтир
Герб фундації WWF, гігантська панда залишається тендітним видом: за останнім переписом повідомляється про 1864 особини у високогірних лісах центрального Китаю, до яких слід додати приблизно 300 тварин у неволі. На його розведення витрачено десятки мільйонів євро, а зоопарк витрачає близько 800 000 євро на рік на тварину.
Хто-небудь коли-небудь бачив, як корова хапає ланю посеред перегону, перш ніж її жадібно пожирати? Або тигр, що пасеться на траві, спостерігаючи, як проходять поїзди? Ці сцени принципово немислимі: тигри - чисті хижаки, а корови - справжні рослиноїдні ...
Питання є більш серйозним, ніж здається. І тема особливо чутлива, коли торкаємося цього знакового виду охорони навколишнього середовища, зведеного в Китаї до рангу національної скарбниці.
Що їсть панда? Відповідь видається очевидною: всі знають, що непереборний плюшевий ведмедик харчується виключно бамбуковим листям, стеблами та пагонами - деякі іноді додають трохи меду. Що логічно має зробити його ідеальним рослиноїдним.
За винятком того, що приблизно протягом п’яти років кілька досліджень викликали плутанину ... Роботи з молекулярної біології справді свідчать про те, що гігантська панда, псевдонім Ailuropoda melanoleuca, має травну систему… чистого м’ясоїдного. Останні аналізи показують, що його кишкова флора набагато ближча до флори тигра, ніж корови !
Іншими словами: ця тварина, схожа на м’яку іграшку, була б м’ясоїдом, який ігнорує себе. М'ясоїд, який чотирнадцять годин на добу ущеливається на бамбуку, щодня ковтаючи по десять кіло.
Хижак, явно непридатний до цієї вегетаріанської дієти, прийнятої кілька мільйонів років тому. Дивовижний парадокс, який навіть спонукає задуматися: а що, якби емблема зникаючих тварин була насправді еволюційним глухим кутом? Помилка природи ?
Сумнів дозволений. Візьмемо структуру її травної системи: "Тому що рослиноїдні тварини еволюціонували, подовжуючи кишечник, щоб збільшити час утримання важко засвоюваного рослинного матеріалу, панда має короткий, прямий, простий шлунково-кишковий тракт ... типовий для хижака ", запускає Чженшеншен Сюе, дослідника мікробіології з Лабораторії наук про життя Шанхайського університету. Розривання довгих ланцюгів таких полімерів, як целюлоза, і вилучення з них максимуму поживних речовин, як правило, вимагає декількох камер травлення.
ХАРЧОВА ЄРЕСЬ
Послідовність його геному, проведена в 2010 році, проливає додаткове світло: "Ми не знайшли у нього конкретних генів для перетравлення целюлози, зазначає Расмус Нільсен, генетик з Берклі. Що робить вид повністю залежним від кишкових бактерій для переробки цієї їжі ".
Насправді всі вчені покладались на кишкову флору, яка зазвичай дуже чуйно реагує на зміни в харчуванні. "Ця мікробіота, яку іноді називають" другим геномом "або" забутим органом ", виконує найважливіші метаболічні функції, які не повністю підтримуються господарем. Отже, у рослиноїдних тварин вона відіграє центральну роль у видобуванні енергії. які неможливо засвоїти інакше ", Чженшеншен Сюе наполягає. Проблема: нещодавній аналіз, проведений цим китайським вченим у 45 пандах, що перебувають у неволі та на волі, показує, що їх кишкова екосистема жодним чином не пристосована до цієї дієти з надвисоким вмістом клітковини. "В їх кишечнику переважає наявність бактерій, типових для хижих тварин, таких як Кишкова паличка, шигела і Стрептокок, хоча важко виявити організми, здатні розкладати целюлозу, такі як Ruminococcaceae та Бактероїди ", - продовжує вона.
Як пояснити таку харчову єресь, коли в горах Сичуаня не бракує дрібної дичини? Чому панда залишила їжу такою ж поживною та енергійною, як м’ясо, для якого вона готується ?
Біологи досліджують кілька гіпотез. Починаючи з сприйняття ароматів, що керує вибором їжі. "Аналіз геному панди показав, що ген T1R1 відповідає за виявлення умами [аромат, пов’язаний, серед іншого, з м’ясними білками] мутував 4,2 мільйона років тому і більше не виражається, розкриває Джеймс Краббе, професор біохімії з Університету Бедфордширу. Ця мутація дає пояснення? На жаль, ні, оскільки цей ген зберігся у таких травоїдних, як корови чи коні ". Інші фактори обов’язково вступають у гру. " Ми виявили, що метаболізм дофаміну в панді був недостатнім: бамбук може містити з'єднання, здатне відновити та стимулювати ці схеми винагород ", припускає дослідник. Ця гіпотеза вивчається.
"Що стосується дієти, панда є відхиленням від м’ясоїдних ссавців - ЧЖЕНШЕНГ СУЕ, мікробіолог, Лабораторія наук про життя, Шанхайський університет
"ЧЖЕНШЕН ШУЕ
Мікробіолог, Лабораторія наук про життя, Шанхайський університет
З точки зору дієти, панда є відхиленням від хижих ссавців
ДОПОМОГАЛИ ЛЮДЯМ
Але це не вирішує суть справи, парадокс роззброєння панди. "З точки зору дієти, панда є аберрантною твариною в порядку хижих ссавців; з точки зору травної системи, це унікальний випадок серед травоїдних", резюмує Чженшен Шун. Дивно, що він платить за себе, знаючи, що він використовує лише 20% споживаної їжі. До того, що деякі дослідники пропонують поліпшити травлення панди, втручаючись у її мікробіоти ... Навіть якщо це означає давати зерно для подрібнення тим, хто вважає цей урсид еволюційним глухим кутом; мила тварина навколо, але абсолютно непридатна і їй допомагають люди до дна. Відомий британський захисник прав тварин Кріс Пакхем сказав: "Я був би готовий з'їсти останню панду, якби мав гроші, спрямовані на збереження цього виду та витрачання їх на інших".
Ці напади з метою змусили Пекінський інститут зоології відреагувати у лютому виданні, опублікованому в 2014 році Молекулярна біологія та еволюція. Його назва: "Гігантські панди не є еволюційною культурою". Зрозуміло, що ці тварини пережили цей обмежувальний і помітно нелогічний раціон протягом декількох мільйонів років. З чисто анатомічної точки зору, панда справді є чудовою машиною для ковтання бамбука: як і її псевдо-великий палець, який дозволяє йому краще захоплювати стебла, потужні щелепи та широкі та плоскі зуби, здатні укладати ворсинки будь-якої волокнистої структури . Справжнє тіло жуйних ... Незважаючи на це, Чженшан Сюе, "цих морфологічних пристосувань очевидно недостатньо для повноцінного та ефективного перетравлення складних молекул бамбука" .
Однак це неповне травлення компенсується нахабною здатністю економити - не впадаючи в сплячку. Дослідження, опубліковане в 2015 році в Наука, на основі моніторингу восьми зразків, видно, що панда споживає менше 45% теоретичних витрат енергії ссавця еквівалентної ваги; здається, подвиг завдяки малим життєво важливим органам, економному метаболізму щитовидної залози та обгрунтованій фізичній активності (менше 30 м на годину). Ця турбота про тверезість сягає навіть народження немовлят із вагою всього 100 г - мати важить у 900 разів важче, коли для людей це співвідношення становить 1 до 20. Стільки ознак зразкового розвитку.
ІНШЕ РОЗВИТОЧНА ІСТОРІЯ
У панді навіть був би геній, насмілюється Чарльз Раубенхаймер, дослідник харчової екології в Сіднейському університеті: "Еволюціонуючи, щоб пережити дієту на бамбуковій основі, панда, таким чином, зробила доступним величезне джерело їжі з дуже малою конкуренцією.
Він буквально живе посеред океану їжі! Це відмінна еволюційна стратегія, яка стає глухим кутом лише тоді, коли люди починають руйнувати це середовище ... "
Отже, панда, геній чи невдача? Травоїдні або хижі ?
"Ми не повинні бачити процес еволюції в образі інженера, який прагне оптимізувати всі параметри об'єкта, підтримує Ерве ле Гуядера, професора лабораторії біології розвитку. Травна система панди, безумовно, не адаптована. Але еволюція видів іноді піддається надзвичайно тонким обмеженням: наприклад, кількість шийних хребців у всіх ссавців - навіть у жирафа - обмежена сімома! - тому що цей параметр визначається мережею генів, модифікація яких може спровокувати рак "." Випадок з пандою ілюструє суму обмежень, які важать геному протягом всієї його еволюційної історії: нам краще взяти це до уваги в наших аналізах ", підстрибує Вінсент Лодет, дослідник молекулярної зоології в Національній вищій школі Ліона.
Під своїм іноді незграбним та смішним зовнішнім виглядом панда приховує еволюційну історію, повну вирішених дилем, подоланих головоломок та обхідних проблем. За спрощеним образом зорі зоопарків і опудала тварини насправді розкриваються тонкі еволюційні механізми - які ще не відкриті. Хороший парадокс ...
На півдорозі між хижаком і рослиноїдним
ТРАВИНОЗНА ЧЕРЕП
Його важкі і щільні кістки здатні протистояти стресам, пов’язаним з інтенсивним жуванням рослин.
ЧЕЛЕВКА ЗВИЧАЙНОГО
Високорозвинена скулова дуга та широкі плоскі зуби підходять для дроблення рослин.
ЗМІШАНА МОВА
Структура його смакових рецепторів характеризується змішаними характеристиками між рослиноїдними та хижими.
ОПТИМІЗОВАНИЙ ПАЛЬЦОК ДЛЯ BAMBOO
Наріст кістки зап'ястя пристосований до жесту захоплення та підведення стебел бамбука до рота.
ШЛУНОК ДЛЯ РОЗДІЛЕННЯ МЯСА
У нього лише один шлунок і надзвичайно короткий кишечник: шлунково-кишкова система, яка відповідає системі м’ясоїдних.
КИШКОВА ФЛОРА КАРНІВОРИ
Його кишкова флора в основному складається з бактерій (Ешерихії, шигели, стрептококи ...), які зазвичай зустрічаються у хижаків.
БЕЗ ГЕНІВ ТРАВИВОРІВ
Немає генних кодів для ферментів, які можуть розщеплювати рослинні целюлози: однак ген, пов'язаний з білками м'яса, більше не активний ...
Біологи все ще цікавляться
Якщо для всіх панда є перш за все бамбоїдом, протягом 5 років кілька досліджень (геномних, морфологічних, біологічних ...) ставлять під сумнів її приналежність до сімейства травоїдних.
АНАЛІЗ ЇЇ ГЕНОМА
У 2011 році вчені задаються питанням про причини, які змушують його їсти бамбук: це може бути пов'язано з дезактивацією гена ?
ДОСЛІДЖЕННЯ ЙОГО МІКРОБІОТУ
На початку 2015 року команда Китаю виявляє, що мікробіота панди є типовою для хижака.
ЇЇ МОРФОЛОГІЧНІ АДАПТАЦІЇ
У 2014 році в іспанському дослідженні досліджуються зв’язки між вегетаріанським харчуванням панди та її біомеханікою.
ВИВЧЕННЯ ЇЇ МЕТАБОЛІЗМУ
Влітку 2015 року дослідження, опубліковане в Science, підкреслює його надзвичайно тверезий метаболізм.