Student Duke Peishu Li ’19 vzpomíná, jak poprvé viděl rodící se pandí mládě na videu, které natočila profesorka biologie Kathleen Smith. „Vypadalo to, jako když z automatu vyskočí želé,“ řekl Li.
Pandy velké, které se narodily růžové, slepé a bezmocné, váží po narození obvykle asi 100 gramů – což odpovídá kousku másla. Jejich matky jsou 900krát mohutnější.
Tento neobvyklý rozdíl ve velikosti už léta vrtá vědcům hlavou. Až na několik výjimek mezi zvířaty, jako jsou echidny a klokani, nejsou novorozenci žádných jiných savců v poměru ke svým matkám tak malí. Nikdo neví proč, ale nová studie kostí 10 druhů medvědů a dalších zvířat zjistila, že některé dosavadní teorie neobstojí.
Li a Smith publikovali svá zjištění tento měsíc v časopise Journal of Anatomy.
Kosterní pozůstatky pandích mláďat je těžké získat, ale vědcům se podařilo prostudovat zachovalé pozůstatky pandích mláďat narozených ve Smithsonově národní zoo ve Washingtonu, D.C.
Prvnímu páru pand v Národní zoo, Ling-Ling a Hsing-Hsing, se v 80. letech minulého století narodilo pět plnohodnotných mláďat, ale žádné z nich nepřežilo dlouho po narození.
Výzkumníci pořídili mikro-CT skeny dvou z těchto mláďat spolu s novorozenými grizzly, lenochody, ledními medvědy, psy, liškou a dalšími blízce příbuznými zvířaty ze Smithsonian National Museum of Natural History a North Carolina State College of Veterinary Medicine.
Snímky použili k vytvoření trojrozměrných digitálních modelů vnitřku kostí každého mláděte v době jeho narození.
Jak mládě zvířete v děloze roste a vyvíjí se, mění se i jeho kosti a zuby. Vědci zkoumali stupeň osifikace, tedy to, jak moc se kostra do narození zformovala. Zkoumali, zda se zuby začaly kalcifikovat nebo prořezávat, a stupeň splynutí mezi kostěnými destičkami, které tvoří lebku.
Panda může být extrémním příkladem, ale všichni medvědi mají neúměrně malá mláďata, řekl Li. Porodní hmotnost novorozeného ledního medvěda v poměru k hmotnosti matky je menší než 1:400, tedy méně než půl procenta její tělesné hmotnosti. U naprosté většiny mláďat savců, včetně lidí, se průměr blíží hodnotě 1:26.
Jedna z myšlenek starých několik desetiletí spojuje nízkou porodní hmotnost medvědů s tím, že u některých druhů se březost překrývá se zimním spánkem. Těhotné samice v tomto období nejedí ani nepijí a spoléhají se převážně na své tukové zásoby, ale také odbourávají svalovinu, aby plodu dodaly bílkoviny.
Podle této úvahy si samice z energetického hlediska mohou dovolit takto vyživovat své mládě jen tak dlouho, než toto odbourávání tkání ohrozí jejich zdraví. Zkrácením březosti a porodem malých, nezralých mláďat by medvědi přesunuli větší část svého růstu mimo dělohu, kde by mláďata mohla žít z matčina mléka bohatého na tuk, místo aby vyčerpávala její svaly.
Zastánci této teorie připouštějí, že ne všichni medvědi – včetně pand – v zimě hibernují. Domnívají se však, že malá porodní hmotnost je „uzamčena“ v medvědím rodokmenu, což brání tomu, aby se i u nehibernujících příbuzných vyvinula větší mláďata.
„Je to jistě lákavá hypotéza,“ řekl Smith.
Výzkum Dukeova týmu však ukazuje, že tento scénář je nepravděpodobný. Vědci nezjistili žádné významné rozdíly v růstu kostí mezi hibernujícími medvědy a jejich protějšky, kteří zůstávají aktivní po celý rok a během těhotenství se nepostí.
Vědci totiž zjistili, že navzdory malým rozměrům je většina medvědích koster při narození stejně vyspělá jako jejich blízcí zvířecí příbuzní.
Medvěd panda je podle výsledků jedinou výjimkou z tohoto pravidla. Dokonce i u plnohodnotného mláděte pandy vypadají kosti podobně jako u štěněte bígla, které se narodilo o několik týdnů dříve.
„To by bylo jako 28týdenní lidský plod“ na začátku třetího trimestru, řekl Smith.
Jiné faktory mohly v průběhu času tlačit mláďata pandy k menším rozměrům – někteří vědci z toho viní jejich stravu založenou pouze na bambusu – ale údajů je málo, řekl Li. Podle vědců má embryonální vzhled medvídka pandy pravděpodobně co do činění se zvláštností pandího těhotenství.
Všichni medvědi zažívají takzvanou „opožděnou implantaci“. Poté, co je vajíčko oplodněno, se budoucí plod dostane do stavu pozastavené animace a několik měsíců se vznáší v děloze, než se uhnízdí v děložní stěně, aby obnovil svůj vývoj a připravil se na porod.
Ale zatímco ostatní medvědi po implantaci březí dva měsíce, pandy velké jsou hotové za měsíc.
„Jsou v podstatě nedopečené,“ řekl Li, nyní doktorand na Chicagské univerzitě.
Vědci říkají, že v této studii zkoumali pouze kostry a může se stát, že jiné orgány, například mozek, vypovídají o něčem jiném. Nová studie však naznačuje, že pandí mláďata sledují stejnou trajektorii jako ostatní příbuzní savci – jejich kosti dozrávají ve stejném pořadí a podobnou rychlostí – ale podle zkráceného harmonogramu.
„Vývoj je prostě zkrácen,“ řekl Smith.
Vědci stále hledají úplné vysvětlení toho, proč a jak se zvláštní rozdíl ve velikosti pand v průběhu geologického času vyvinul.
„Opravdu potřebujeme více informací o jejich ekologii a rozmnožování ve volné přírodě,“ řekl Smith, a vzhledem k riziku jejich vyhynutí možná nemáme mnoho času. Tato studie je však o krok blíže k odpovědi.
Tento výzkum byl podpořen grantem Shared Material Instrumentation Facility Undergraduate User Program, Duke Department of Biology a Undergraduate Research Office at Duke.
CITÁT: „Comparative Skeletal Anatomy of Neonatal Ursids and the Extreme Altriciality of the Giant Panda,“ Peishu Li a Kathleen K. Smith. Journal of Anatomy, 2. prosince 2019. DOI: 10.1111/joa.13127
.
