Duke-studerende Peishu Li ’19 husker første gang, han så en panda-baby blive født, i en video til et kursus, der blev afholdt af biologiprofessor Kathleen Smith. “Det virkede bare som en gelébønne, der kom ud af en automat,” sagde Li.
Gigantiske pandaer, der fødes lyserøde, blinde og hjælpeløse, vejer typisk omkring 100 gram ved fødslen – det svarer til en smørstang. Deres mødre er 900 gange mere massive end det.
Denne usædvanlige størrelsesforskel har undret forskerne i årevis. Med nogle få undtagelser blandt dyr som echidnaer og kænguruer er ingen andre pattedyrs nyfødte børn så små i forhold til deres mødre. Ingen ved hvorfor, men en ny undersøgelse af knogler fra 10 arter af bjørne og andre dyr viser, at nogle af de nuværende teorier ikke holder.
Li og Smith offentliggjorde deres resultater i denne måned i Journal of Anatomy.
Babypandaskeletter er svære at få fat i, men forskerne var i stand til at studere de bevarede rester af babypandaer født i Smithsonian’s National Zoo i Washington, D.C.
National Zoos første panda-par, Ling-Ling og Hsing-Hsing, fik fem fuldvoksne unger i 1980’erne, men ingen af dem overlevede længe efter fødslen.
Forskerne tog mikro-CT-scanninger af to af disse unger sammen med nyfødte grizzlyer, sloth bjørne, isbjørne, hunde, en ræv og andre nært beslægtede dyr fra Smithsonian National Museum of Natural History og North Carolina State College of Veterinary Medicine.
De brugte scanningerne til at skabe digitale 3D-modeller af hver enkelt babys knogleindretning ved fødslen.
Som en dyreunge vokser og udvikler sig inde i livmoderen, gør dens knogler og tænder det også. Forskerne undersøgte graden af forbening, eller hvor meget skelettet er dannet ved fødslen. De kiggede på, om tænderne var begyndt at forkalkes eller bryde frem, og graden af sammensmeltning mellem de knogleplader, der udgør kraniet.
Pandaen er måske et ekstremt eksempel, men alle bjørne har uforholdsmæssigt små babyer, sagde Li. En nyfødt isbjørns fødselsvægt som en brøkdel af mors vægt er mindre end 1:400, eller mindre end en halv procent af hendes kropsmasse. For langt de fleste pattedyrsbørn, herunder mennesker, er gennemsnittet tættere på 1:26.
En årtier gammel idé forbinder bjørnenes lave fødselsvægt med den kendsgerning, at for nogle arter overlapper graviditeten med vinterdvalen. Gravide hunner spiser og drikker ikke i denne periode og er mest afhængige af deres fedtreserver for at overleve, men nedbryder også muskler for at forsyne fosteret med protein.
Tanken er, at hunnerne energimæssigt set kun har råd til at ernære deres unger på denne måde i et vist tidsrum, før denne vævsnedbrydning truer deres helbred. Ved at afkorte drægtigheden og føde små, umodne unger ville bjørnene flytte en større del af deres vækst til uden for livmoderen, hvor ungerne kan leve af moderens fedtrige mælk i stedet for at udtømme hendes muskler.
Forkæmpere af teorien indrømmer, at ikke alle bjørne – herunder pandaer – går i dvale om vinteren. Men ideen er, at en lille fødselsvægt er “låst” i bjørnens stamtræ, hvilket forhindrer slægtninge, der ikke går i dvale, i også at udvikle større babyer.
“Det er bestemt en tiltalende hypotese”, siger Smith.
Men Duke-holdets forskning viser, at dette scenario er usandsynligt. Forskerne fandt ingen signifikante forskelle i knoglevækst mellem bjørne, der går i dvale, og deres modstykker, der forbliver aktive året rundt og ikke faster under graviditeten.
Faktisk fandt forskerne, at de fleste bjørneskeletter, på trods af at de er små, er lige så modne ved fødslen som deres nære dyrefætre.
Pandabjørnen er den eneste undtagelse fra denne regel, viser resultaterne. Selv hos en fuldvoksen panda-baby ligner knoglerne meget dem fra en beagle-hvalp, der er født flere uger for tidligt.
“Det ville være som et 28-ugers menneskefoster” i begyndelsen af tredje trimester, sagde Smith.
Andre faktorer kan have skubbet panda-babyer mod mindre størrelser med tiden – nogle forskere skyder skylden på deres kost udelukkende baseret på bambus – men data er sparsomme, sagde Li. Forskerne siger, at pandabjørnens embryonale udseende sandsynligvis har noget at gøre med en særhed ved pandaens graviditet.
Alle bjørne oplever det, der kaldes “forsinket implantation”. Efter at ægget er blevet befrugtet, går det kommende foster ind i en tilstand af suspenderet animation og svæver i livmoderen i flere måneder, inden det implanteres i livmodervæggen for at genoptage sin udvikling og gøre sig klar til fødslen.
Men mens andre bjørne har en graviditetsperiode på to måneder efter implantation, er kæmpepandaer færdige på en måned.
“De er dybest set underkogte”, sagde Li, der nu er ph.d.-studerende ved University of Chicago.
Forskerne siger, at de kun har kigget på skeletter i denne undersøgelse, og det kan være, at andre organer som hjernen fortæller en anden historie. Men den nye undersøgelse tyder på, at baby-pandaer følger samme forløb som andre pattedyrs slægtninge – deres knogler modnes i samme rækkefølge og med samme hastighed – men efter en afkortet tidsplan.
“Udviklingen er bare afkortet”, sagde Smith.
Videnskabsfolk søger stadig efter en fuldstændig forklaring på, hvorfor pandaens ejendommelige størrelsesforskel har udviklet sig over geologisk tid, og hvordan.
“Vi har virkelig brug for flere oplysninger om deres økologi og reproduktion i naturen,” sagde Smith, og vi har måske ikke meget tid, da de risikerer at uddø. Men denne undersøgelse bringer dem et skridt nærmere et svar.
Denne forskning blev støttet af et tilskud fra Shared Material Instrumentation Facility Undergraduate User Program, Duke Department of Biology og Undergraduate Research Office på Duke.
KITATION: “Comparative Skeletal Anatomy of Neonatal Ursids and the Extreme Altriciality of the Giant Panda,” Peishu Li og Kathleen K. Smith. Journal of Anatomy, 2. dec. 2019. DOI: 10.1111/joa.13127
