大熊猫为中国特有的熊科物种,其外表憨态可掬,深受广大人民喜爱。从演化生物学的角度来看,大熊猫非常特殊,几乎完全以竹子为主食,很多解剖学特征都与此相适应,产生了独一无二的形态。牙齿是哺乳动物初步处理食物的主要工具,其形态与食性息息相关。大熊猫的牙齿前臼齿具有发达的附尖,可以起到梳子的作用梳掉竹叶,而臼齿粗壮,具有很多瘤突,可以研磨碾碎竹子的茎秆。

大熊猫现在虽然数量较少,属于保护动物,但在更新世时期,大熊猫在华南地区非常繁盛,是最常发现的哺乳动物化石之一,也成为大熊猫-剑齿象动物群的代表之一。大熊猫化石主要分布在华南洞穴堆积中,大部分情况只有单独的牙齿保存,但牙齿也保留了大量的信息,为揭示大熊猫的演化提供了重要证据。根据大熊猫牙齿的特征,可以把大熊猫的演化分成3个阶段:2.6-1.8Ma之间的小种大熊猫Ailuropoda microta,1.8-1.2Ma之间的武陵山大熊猫,1.2Ma以来的现生种大熊猫Ailuropoda melanoleuca,其中,中晚更新世的现生熊猫一般归入化石亚种——巴氏大熊猫Ailuropoda melanoleuca baconi。过去对大熊猫属种的划分主要依据于牙齿的尺寸,对大熊猫牙齿的形态和整体的轮廓的研究依然欠缺。

近日,中国科学院古脊椎所的副研究员江左其杲和国家自然博物馆,南京师范大学,贵州山地所等科研院所的同行合作,共同完成了第四纪大熊猫牙齿轮廓演化的工作。研究团队关注更新世的几种不同的熊猫,以及现生2个大熊猫的亚种,运用几何形态学的方法,探讨了第四纪大熊猫牙齿轮廓的演化。相关论文发表在《历史生物学》(Historical Biology)。

研究人员发现大熊猫牙齿轮廓的种内变异很大,而种/亚种之间的差异并不明显。这说明自从早更新世以来,大熊猫整体的牙齿轮廓已经很稳定,功能可能也相对稳定,支持大熊猫自从早更新世以来已经以竹子为主食。其中臼齿的结构的差异较小,而前臼齿的差异相对更大,早期的大熊猫属种前臼齿仍然较为短宽,牙齿附尖相对较弱,切割梳理竹叶的功能仍然较弱。这说明大熊猫的咀嚼(竹子)的功能先于取食功能先演化。中晚更新世的巴氏大熊猫的牙齿轮廓和现生2个亚种的熊猫几乎都没有差异,说明至少中更新世以来,大熊猫的食性应该已经和现生熊猫类似,牙齿功能形态已经不再改变。

原文链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/08912963.2024.2324446

图1.选取的牙齿轮廓示意图

图2.不同大熊猫牙齿占据的不同morphospace示意图