在動物世界里，大熊貓憨態(tài)可掬的模樣深受人們的喜愛。不過，你知道嗎？大熊貓本是有著食肉動物消化系統(tǒng)的“家伙”，可如今它們卻適應了以竹子為主食的生活。這究竟是怎么回事？

 圖片來源：中國大熊貓保護研究中心

最近，我國科學家發(fā)現(xiàn)，來自竹子的miRNA（microRNA，即微小RNA）分子可能是解開這一謎題的關(guān)鍵。這些分子被認為會在大熊貓食用竹子時進入其血液，調(diào)節(jié)它們的嗅覺和味覺，并影響與大熊貓進食習慣有關(guān)的生理和行為過程。目前相關(guān)研究論文已經(jīng)發(fā)表在《獸醫(yī)學前沿》雜志上。

蝌蚪五線譜連線采訪了參與此項研究的西華師范大學副教授李鋒，他告訴蝌蚪君：竹子的miRNA通過調(diào)控多巴胺代謝、苦味受體基因等，強化大熊貓對竹子的偏好與消化能力。

01環(huán)境壓力帶來的食性改變

目前科學家認為，大熊貓由古熊分化而來，原本以肉為食，但在約1100萬年前，由于冰川導致的氣候突變，大熊貓僅殘存在四川、甘肅等地區(qū)且數(shù)量稀少，周圍難以找到活的獵物，在饑餓的驅(qū)使下，它們不得已選擇當時較為茂盛的竹子充饑。

為了適應以植物為主食的生活，大熊貓在進化過程中發(fā)展出了一些獨特特征，它們長出了類似拇指的結(jié)構(gòu)，方便抓取竹子；還有扁平的牙齒，非常適合碾碎竹子。可即便如此，它們又是如何在消化系統(tǒng)不匹配的情況下，成功地適應以竹子為食的呢？是否存在更為微觀的原因呢？

 大熊貓（A, C）和始熊貓（B, D）偽拇指的解剖結(jié)構(gòu) （圖片來源：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所）

02來自竹子的miRNA

我們知道，所有生物都有DNA和RNA。DNA就像細胞的“信息庫”，存儲著遺傳信息；而RNA則負責攜帶和傳遞這些信息。其中，miRNA是一類小型非編碼RNA，在基因表達過程中起著重要作用?；虮磉_就是把基因中編碼的信息轉(zhuǎn)化為實際功能的過程，miRNA就像這個過程中的“遙控器”，能“增強”或“減弱”特定基因的表達強度。

此前科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，植物中的miRNA可以通過食物被動物吸收。那么來自植物的miRNA是否能進入大熊貓體內(nèi)，調(diào)節(jié)基因表達，從而幫助它們適應以竹子為主要食物呢？

圖片來源：中國大熊貓保護研究中心

為此，四川省西華師范大學的研究人員進行了探究。研究人員從七只大熊貓（包括三只成年雌性、三只成年雄性和一只幼年雌性）身上采集了血液樣本，結(jié)果在其中發(fā)現(xiàn)了57種來自竹子的miRNA。

研究人員發(fā)現(xiàn)，竹子中的miRNA可以包裹在類似膠囊結(jié)構(gòu)的外泌體中通過大熊貓的飲食進入它們的身體，被腸道吸收后進入血液循環(huán)，然后到達指定部位與DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA（信使RNA）進行特異性結(jié)合使之不能正常翻譯成蛋白質(zhì)，進而調(diào)控大熊貓的基因表達。

這些來自植物的miRNA可以調(diào)節(jié)大熊貓不同的生理過程，比如生長發(fā)育、生物節(jié)律、行為以及免疫反應等。

大熊貓血液中植物來源 miRNA 的類型和豐度圖片 來源：研究論文

03讓大熊貓適應竹子的"加速器"

更有趣的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)竹子中的miRNA還參與調(diào)節(jié)大熊貓的嗅覺、味覺和神經(jīng)獎勵機制（多巴胺通路），而這些都與它們的進食習慣密切相關(guān)。

隨著大熊貓年齡的增長，它們吃的竹子越來越多，某些miRNA會在體內(nèi)積累，調(diào)節(jié)基因表達，幫助它們適應竹子的味道。這些miRNA還可能影響大熊貓的嗅覺，讓它們能夠挑選出最新鮮、最有營養(yǎng)的竹子。

李鋒向蝌蚪君解釋，1100萬年前外部環(huán)境變化帶來的壓力，觸發(fā)了大熊貓的食性轉(zhuǎn)變， 而miRNA則是維持和優(yōu)化適應的分子基礎(chǔ)，使食竹從“被迫選擇”變?yōu)椤胺€(wěn)定適應”（長期效應）。

他還進一步表示，環(huán)境壓力設定了適應方向，是大熊貓選擇竹子的必要條件，而miRNA作為大熊貓適應吃竹子的關(guān)鍵加速器，提供了具體解決方案。二者共同構(gòu)成“環(huán)境驅(qū)動→分子適應→生態(tài)成功”的完整鏈條，缺一不可。

如果打一個形象的比喻，環(huán)境壓力是啟動大熊貓食性轉(zhuǎn)變的“啟動按鈕”，miRNA則是讓大熊貓適應以竹子為食的"加速器"。兩者必須同時發(fā)揮作用，就像汽車需要油門（環(huán)境驅(qū)動）和變速箱（分子適應）才能順利行駛。

圖片來源：中國大熊貓保護研究中心

04為對大熊貓保護提供新策略

這項研究不僅解開了大熊貓的生存謎題，也可以為未來的大熊貓保護提供精準化策略。

李鋒表示，在棲息地管理過程中可采取以 “miRNA 功能” 為導向的竹林保護政策。比如，優(yōu)先保護含特定 miRNA的竹種，確保其在大熊貓食譜中的比例；還可以監(jiān)測氣候變化對竹種 miRNA的影響（如干旱對竹種miRNA的改變），提前制定棲息地優(yōu)化方案。

值得一提的是，此項研究也突破了傳統(tǒng)進化理論框架，揭示了 “環(huán)境壓力 + 分子調(diào)控” 的協(xié)同進化機制。研究人員還首次將跨物種基因調(diào)控納入食性進化模型，突破了“環(huán)境壓力→行為適應” 的單一解釋，為理解動物極端食性（如考拉食桉葉、樹懶食低營養(yǎng)樹葉）提供了新范式。

總而言之，當大熊貓抱著竹子啃得津津有味時，在這背后實際上是一場跨越物種的"基因?qū)υ?，并且已經(jīng)持續(xù)了至少幾百萬年！

作者：劉允

審核專家：李鋒 西華師范大學副教授

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