Lo studente di Duke Peishu Li ’19 ricorda la prima volta che ha visto nascere un piccolo panda, in un video per una classe tenuta dalla professoressa di biologia Kathleen Smith. “Sembrava solo una caramella che spuntava da un distributore automatico”, ha detto Li.
Nati rosa, ciechi e indifesi, i panda giganti pesano in genere circa 100 grammi alla nascita – l’equivalente di un panetto di burro. Le loro madri sono 900 volte più massicce di così.
Questa insolita differenza di dimensioni ha lasciato i ricercatori perplessi per anni. Con poche eccezioni tra gli animali come le echidne e i canguri, nessun altro mammifero i neonati sono così piccoli rispetto alle loro madri. Nessuno sa perché, ma un nuovo studio di ossa attraverso 10 specie di orsi e altri animali trova che alcune delle teorie attuali non reggono.
Li e Smith hanno pubblicato i loro risultati questo mese nel Journal of Anatomy.
Gli scheletri dei piccoli di panda sono difficili da trovare, ma i ricercatori sono stati in grado di studiare i resti conservati dei piccoli di panda nati allo Smithsonian’s National Zoo di Washington, D.C.
La prima coppia di panda del National Zoo, Ling-Ling e Hsing-Hsing, ha avuto cinque cuccioli a termine negli anni 80, ma nessuno di loro è sopravvissuto a lungo dopo la nascita.
I ricercatori hanno preso le scansioni micro-CT di due di quei cuccioli, insieme a grizzly appena nati, orsi bradipi, orsi polari, cani, una volpe e altri animali strettamente correlati dallo Smithsonian National Museum of Natural History e dal North Carolina State College of Veterinary Medicine.
Hanno usato le scansioni per creare modelli digitali 3-D dell’interno osseo di ogni bambino alla nascita. I ricercatori hanno esaminato il grado di ossificazione, o quanto lo scheletro si è formato al momento della nascita. Hanno guardato se i denti avevano iniziato a calcificare o eruttare, e il grado di fusione tra le piastre ossee che compongono il cranio.
Il panda può essere un esempio estremo, ma tutti gli orsi hanno bambini sproporzionatamente piccoli, ha detto Li. Il peso alla nascita di un orso polare appena nato come frazione di quello della mamma è meno di 1:400, o meno della metà dell’uno per cento della sua massa corporea. Per la stragrande maggioranza dei piccoli mammiferi, compresi gli umani, la media è più vicina a 1:26.
Un’idea vecchia di decenni collega il basso peso alla nascita degli orsi al fatto che, per alcune specie, la gravidanza si sovrappone al letargo invernale. Le femmine incinte non mangiano o bevono durante questo periodo, contando principalmente sulle loro riserve di grasso per sopravvivere, ma anche abbattendo i muscoli per fornire proteine al feto.
Il pensiero è che, energeticamente, le femmine possono solo permettersi di nutrire i loro bambini in questo modo per così tanto tempo prima che questa ripartizione dei tessuti minacci la loro salute. Accorciando la gravidanza e dando alla luce bambini piccoli e immaturi, gli orsi sposterebbero più della loro crescita al di fuori dell’utero, dove i bambini possono vivere del latte ricco di grassi della madre invece di esaurire i suoi muscoli.
I sostenitori della teoria ammettono che non tutti gli orsi – compresi i panda – vanno in letargo durante l’inverno. Ma l’idea è che il piccolo peso alla nascita è “bloccato” nell’albero genealogico dell’orso, impedendo ai parenti non ibernanti di evolvere anche bambini più grandi.
“È certamente un’ipotesi attraente”, ha detto Smith.
Ma la ricerca del team Duke mostra che questo scenario è improbabile. I ricercatori non hanno trovato alcuna differenza significativa nella crescita delle ossa tra gli orsi in letargo e le loro controparti che rimangono attive tutto l’anno e non digiunano durante la gravidanza.
In effetti, nonostante siano piccoli, i ricercatori hanno scoperto che la maggior parte degli scheletri degli orsi sono altrettanto maturi alla nascita dei loro cugini animali vicini.
Il panda è l’unica eccezione a questa regola, i risultati mostrano. Anche in un cucciolo di panda a termine, le ossa assomigliano molto a quelle di un cucciolo di beagle consegnato diverse settimane prematuro.
“Sarebbe come un feto umano di 28 settimane” all’inizio del terzo trimestre, ha detto Smith.
Altri fattori potrebbero aver spinto i bambini panda verso dimensioni più piccole nel tempo – alcuni ricercatori danno la colpa alla loro dieta di solo bambù – ma i dati sono scarsi, ha detto Li. I ricercatori dicono che l’aspetto embrionale dell’orso panda ha probabilmente a che fare con una stranezza della gravidanza dei panda.
Tutti gli orsi sperimentano quello che viene chiamato “impianto ritardato”. Dopo che l’uovo viene fecondato, il futuro feto entra in uno stato di animazione sospesa, galleggiando nell’utero per diversi mesi prima di impiantarsi nella parete uterina per riprendere il suo sviluppo e prepararsi alla nascita.
Ma mentre altri orsi gestiscono per due mesi dopo l’impianto, i panda giganti sono pronti in un mese.
“Sono fondamentalmente poco cotti”, ha detto Li, ora studente di dottorato all’Università di Chicago.
I ricercatori dicono di aver guardato solo gli scheletri in questo studio, e potrebbe essere che altri organi come il cervello raccontino una storia diversa. Ma il nuovo studio suggerisce che i baby panda seguono la stessa traiettoria di altri parenti mammiferi – le loro ossa maturano nella stessa sequenza e a tassi simili – ma su un calendario troncato.
“Lo sviluppo è solo tagliato corto”, ha detto Smith.
Gli scienziati sono ancora alla ricerca di una spiegazione completa del perché il differenziale di dimensione peculiare del panda si è evoluto nel corso del tempo geologico, e come.
“Abbiamo davvero bisogno di più informazioni sulla loro ecologia e riproduzione in natura,” ha detto Smith, e potremmo non avere molto tempo dato il loro rischio di estinzione. Ma questo studio li porta un passo più vicino a una risposta.
Questa ricerca è stata sostenuta da una sovvenzione Shared Material Instrumentation Facility Undergraduate User Program, dal Dipartimento di Biologia del Duca e dall’Undergraduate Research Office del Duca.
CITAZIONE: “Comparative Skeletal Anatomy of Neonatal Ursids and the Extreme Altriciality of the Giant Panda,” Peishu Li e Kathleen K. Smith. Journal of Anatomy, 2 dicembre 2019. DOI: 10.1111/joa.13127
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