中科院動物所揭示大熊貓維持異常低能量機制

a) 大熊貓的熱圖像（聶永剛攝）

b) 大熊貓的熱圖像（聶永剛攝）

　　中國科學院動物研究所魏輔文研究員所領導的研究團隊與北京動物園和阿伯丁大學的學者合作，發現大熊貓每日能量消耗異常的低，幾乎與樹獺相似；并進一步從形態、行為、生理、遺傳和基因組等方面系統揭示了大熊貓維持異常低能量代謝的機制。大熊貓維持異常低水平的能量消耗與其耗能器官（如大腦、肝臟和腎臟）縮小、活動水平降低和甲狀腺激素水平低等特征密切相關，而甲狀腺激素水平低可能與其基因組上調控甲狀腺素合成通路中的一個特異遺傳突變相關。因此，通過維持異常低的能量代謝，大熊貓可采食高纖維低營養及低能量的竹子而得以生存繁衍，這可能是在長期演化中大熊貓對其食性特化（專食竹子）的一種適應。該成果發表在7月10日出版的Science期刊上。

　　大熊貓本身是肉食動物，卻以素食著稱，野生大熊貓幾乎完全以竹子為食。盡管其食性發生了巨大改變，但大熊貓的腸道依然保持著食肉動物的特征。由于竹子營養和能量低且難以消化，因此大熊貓每天不得不進食大量的竹子才能滿足其生命活動需要。

　　一直以來，科學家們都懷疑大熊貓的能量代謝率一定非常低，只有這樣，才能維持其能量平衡，但一直都沒有測定過大熊貓的代謝率。直到最近，中國科學院動物研究所魏輔文研究員所領導的研究團隊與北京動物園和阿伯丁大學的學者合作，對野生和圈養大熊貓的能量代謝進行了測定，結果表明，大熊貓的能量代謝率異常低，低到幾乎與樹獺相似。通常認為人類的代謝率就已經很低，但一只體重90kg的大熊貓的代謝水平還不足同樣體重的人類的一半。

　　更為重要的是該研究揭示了大熊貓是如何維持如此之低的能量代謝率的機制。他們發現，大熊貓在長期演化過程中其形態、行為、生理、遺傳和基因組均發生了適應性改變。如果你曾去動物園觀察過大熊貓，你一定會注意到大熊貓常常是懶洋洋的，不喜歡活動，因此它們可以通過減少活動以節省能量。在野外，研究者通過給野生大熊貓佩戴GPS頸圈，發現野生大熊貓每天有超過一半的時間在休息，平均每小時的移動距離也僅20多米，這樣可以節省大量的能量。

　　此外，大熊貓低能量代謝率的秘密還在于其用于調節能量代謝的甲狀腺激素水平也相當低。研究者還在大熊貓基因組中發現一個調控甲狀腺激素合成的關鍵基因（DUOX2）發生了突變，這可能與大熊貓較低的甲狀腺素水平相關。在人類和小鼠中，該基因突變會導致其甲狀腺功能減退。

　　能量代謝率很低帶來的挑戰是大熊貓如何維持恒定的體溫。研究發現，大熊貓的毛皮很厚，能夠保持體內熱量不易散失，因此其體表溫度很低。熱成像測定表明，大熊貓的體表溫度與同樣黑白相間的其它動物如斑馬和斑點狗等相比要低得多。

　　該研究由國家自然科學基金委和中科院資助。