Duke-opiskelija Peishu Li ’19 muistelee ensimmäistä kertaa näkemäänsä pandanpoikasen syntymää biologian professori Kathleen Smithin opettamalla videolla. ”Se näytti ihan siltä kuin hyytelöpapukin putoaisi automaatista”, Li sanoi.
Jättiläispandat syntyvät vaaleanpunaisina, sokeina ja avuttomina, ja ne painavat syntyessään tyypillisesti noin 100 grammaa, mikä vastaa voitikun verran. Niiden emot ovat 900 kertaa massiivisempia.
Tämä epätavallinen kokoero on jättänyt tutkijat ymmälleen jo vuosia. Lukuun ottamatta muutamia poikkeuksia eläimistä, kuten aisoja ja kenguruita, minkään muun nisäkkään vastasyntyneet eivät ole näin pieniä suhteessa emoihinsa. Kukaan ei tiedä miksi, mutta uusi tutkimus, jossa tutkittiin 10 karhu- ja muiden eläinlajien luita, osoittaa, että osa nykyisistä teorioista ei pidä paikkaansa.
Li ja Smith julkaisivat löydöksensä tässä kuussa Journal of Anatomy -lehdessä.
Pandavauvojen luurankoja on vaikea löytää, mutta tutkijat pystyivät tutkimaan Smithsonianin kansalliseen eläintarhaan Washingtonissa syntyneiden pandavauvojen säilyneitä jäännöksiä.
Kansallisen eläintarhan ensimmäinen pandapariskunta Ling-Ling ja Hsing-Hsing synnytti kahdeksankymmentäluvulla viisi täysiaikaista pennunpentuaan, mutta yksikään niistä ei selvinnyt hengissä pitkään syntymänsä jälkeen.
Tutkijat ottivat mikro-CT-kuvauksia kahdesta näistä pennuista sekä vastasyntyneistä harmaakarhuista, laiskiaisista, jääkarhuista, koirista, ketusta ja muista Smithsonianin luonnonhistorian kansallismuseon ja Pohjois-Carolinan osavaltion eläinlääketieteellisen korkeakoulun eläimistä.
He käyttivät skannauksia luodakseen kolmiulotteisia digitaalisia malleja kunkin vauvan luisista sisuksista syntymähetkellä.
Kun eläinvauva kasvaa ja kehittyy kohdussa, myös sen luut ja hampaat kehittyvät. Tutkijat tarkastelivat luutumisastetta eli sitä, kuinka paljon luusto on muodostunut syntymään mennessä. He tarkastelivat, olivatko hampaat alkaneet kalkkeutua tai puhjeta, ja kuinka hyvin kallon muodostavat luulevyt olivat sulautuneet yhteen.
Panda voi olla äärimmäinen esimerkki, mutta kaikilla karhuilla on suhteettoman pieniä vauvoja, Li sanoi. Vastasyntyneen jääkarhun syntymäpaino murto-osana äidin painosta on alle 1:400 eli alle puoli prosenttia sen ruumiinpainosta. Suurimmalla osalla nisäkäsvauvoista, myös ihmisillä, keskiarvo on lähempänä 1:26.
Eräs vuosikymmeniä vanha ajatus yhdistää karhujen alhaisen syntymäpainon siihen, että joillakin lajeilla raskaus osuu päällekkäin talvihorroksen kanssa. Raskaana olevat naaraat eivät syö tai juo tänä aikana, ja ne turvautuvat selviytyäkseen enimmäkseen rasvavarastoihinsa, mutta hajottavat myös lihaksia, jotta sikiö saisi proteiinia.
Ajattelu perustuu siihen, että naaraat voivat energiataloudellisesti varautua ravitsemaan jälkeläisiään tällä tavoin vain tietyn ajan, ennen kuin kudosten hajoaminen uhkaa niiden terveyttä. Lyhentämällä raskautta ja synnyttämällä pieniä, epäkypsiä poikasia karhut siirtäisivät suuremman osan kasvustaan kohdun ulkopuolelle, jossa poikaset voivat elää emonsa rasvaisella maidolla sen sijaan, että ne kuluttaisivat emon lihaksia.
Teorian kannattajat myöntävät, etteivät kaikki karhut – pandat mukaan lukien – lepää talviunta. Ajatuksena kuitenkin on, että pieni syntymäpaino on ”lukittunut” karhun sukupuuhun, mikä estää talvehtimattomia sukulaisia kehittymästä myös isommiksi vauvoiksi.
”Se on varmasti houkutteleva hypoteesi”, Smith sanoo.
Mutta Duken tutkimusryhmän tutkimus osoittaa, että tämä skenaario on epätodennäköinen. Tutkijat eivät havainneet merkittäviä eroja luiden kasvussa talvehtivien karhujen ja niiden lajitovereiden välillä, jotka pysyvät aktiivisina ympäri vuoden eivätkä paastoa raskauden aikana.
Tutkijat havaitsivat, että pienestä koostaan huolimatta useimpien karhujen luusto on syntyessään aivan yhtä kypsä kuin niiden läheisten eläinserkkujen.
Tulosten mukaan pandakarhu on ainoa poikkeus tähän sääntöön. Jopa täysiaikaisen pandan poikasen luut muistuttavat paljon useita viikkoja ennenaikaisesti syntyneen beaglen pennun luita.
”Se olisi kuin 28-viikkoinen ihmissikiö” kolmannen raskauskolmanneksen alussa, Smith sanoi.
Muut tekijät ovat saattaneet ajaa pandan poikasia pienempiin mittoihin ajan mittaan – jotkut tutkijat syyttävät pelkästään bambua sisältävää ruokavaliota – mutta tietoja on niukasti, Li sanoi. Tutkijat sanovat, että pandakarhun alkion ulkonäkö liittyy todennäköisesti pandan raskauden omituisuuteen.
Kaikki karhut kokevat niin sanotun ”viivästyneen istutuksen”. Munasolun hedelmöittymisen jälkeen tuleva sikiö siirtyy lepotilaan ja leijuu kohdussa useita kuukausia, ennen kuin se istutetaan kohdun seinämään jatkaakseen kehitystään ja valmistautuakseen synnytykseen.
Mutta kun muut karhut kantavat hedelmöittyneenä kaksi kuukautta istutuksen jälkeen, jättiläispandat ovat valmiita kuukaudessa.
”Ne ovat periaatteessa alikypsiä”, sanoi Li, joka nyt opiskelee tohtoriksi Chicagon yliopistossa.
Tutkijat sanovat, että he tarkastelivat tässä tutkimuksessa vain luurankoja, ja voi olla, että muut elimet, kuten aivot, kertovat eri tarinan. Uusi tutkimus kuitenkin viittaa siihen, että pandanpoikaset kulkevat samaa rataa kuin muut nisäkkäiden sukulaiset – niiden luut kypsyvät samassa järjestyksessä ja samankaltaisella nopeudella – mutta lyhennetyllä aikataululla.
”Kehitys on vain lyhennetty”, Smith sanoo.
Tutkijat etsivät yhä täydellistä selitystä sille, miksi ja miten pandan erikoinen kokoero on kehittynyt geologisen ajan kuluessa.
”Tarvitsemme todella lisää tietoa niiden ekologiasta ja lisääntymisestä luonnossa”, Smith sanoi, eikä meillä ehkä ole paljoa aikaa, kun otetaan huomioon niiden uhka sukupuutosta. Mutta tämä tutkimus tuo heidät askeleen lähemmäs vastausta.
Tätä tutkimusta ovat tukeneet Shared Material Instrumentation Facility Undergraduate User Program -apuraha, Duken biologian laitos ja Duken Undergraduate Research Office.
SIVUT: ”Comparative Skeletal Anatomy of Neonatal Ursids and the Extreme Altriciality of the Giant Panda” (Vertaileva luurangon anatomia vastasyntyneistä ursideista ja jättipandan äärimmäinen vanhuus), Peishu Li ja Kathleen K. Smith. Journal of Anatomy, 2. joulukuuta 2019. DOI: 10.1111/joa.13127
.
