| 文章来源：歌散运动 近日，一项发表于PNAS杂志的研究详述了大熊猫在马粪里打滚的奇怪癖好。这项横跨13年的研究刨根问底，利用行为和电生理实验，揭示了马粪里打滚这一行为背后的神经机制。 大熊猫喜欢用马粪时尚，这早已不是什么新奇事。2007年，中国科学院动物研究所的魏辅文团队就观察到秦岭大熊猫（ Ailuropoda melanoleuca qinlingensis ）喜欢用马粪时尚 。这种行为也被称作滚马粪（horse manure rolling，简称HMR）。观察到HMR行为的魏辅文对这种行为感到难以置信，于是决定在佛坪自然保护区的熊猫领地内架设红外摄影机，记录大熊猫的HMR行为。
红外摄影机在佛坪记录到的大熊猫HMR行为。来源： Zhou et al., PNAS 结果证明，在马粪里打滚可不是大熊猫一时兴起，没事找事，而是一种频繁发生的行为。光是从 2016年5月到2017年5月，摄影机就记录下了38次HMR行为，平均每次在2分钟以上。马粪里打滚可不容随意：首先，马粪得是新鲜的，越新鲜越好，十多天前拉下的马粪在大熊猫眼里就没什么价值了；其次，大熊猫得先闻闻这堆马粪，再用脸颊轻扫粪堆，最后才会在马粪中完全放纵自己——用马粪覆盖全身，一处都不能放过。
图A：红色虚线为马粪堆，熊猫在7天老的马粪里打滚。 图B：大熊猫HMR行为示意图。HMR行为包含嗅、滚、蹭、抹四个步骤。 来源： Zhou et al., PNAS ；翻译制图：罗丁豪 粪便可不卫生，许多致病菌和寄生虫都可藏身其中。因此，包括人类在内的大部分动物对粪便是能躲就躲——但大熊猫明显不在这些动物之列。京都大学的认知生态学家塞茜尔·萨拉比安（Cécile Sarabian） 指出 ：“行为的背后是各种妥协。”她认为，在马粪中打滚给大熊猫带来的利处，必定大于其弊处。 魏辅文团队自然也是这么认为的。但HMR行为究竟给大熊猫带来了什么利处呢？带着这个问题，他们决定刨根问底。 “抗冷分子” 魏博士的团队决定从记录到的影像开始分析，并将目光集中在了大熊猫对新鲜马粪的偏爱上：既然大熊猫更喜欢新鲜马粪，那么它们跟陈旧的马粪肯定有明显区别。利用气相色谱法-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，简称气质联用）技术，研究团队可以精准分析特定物质在样本中的丰度。在马粪的各种挥发物和半挥发物中，研究团队通过气质联用注意到两种特殊的倍半萜（sesquiterpene）类分子：β-石竹烯（β-caryophyllene，BCP），以及其氧化产物——氧化石竹烯（β-caryophyllene oxide，简称BCPO）。这两种分子主要存在于植物中，在陈旧马粪中，BCP和BCPO的水平都低至近乎无法测得，而新鲜马粪中的BCP/BCPO含量则相对较高。 确认了BCP/BCPO的特殊性后，魏辅文团队决定利用北京动物园内的大熊猫做实验，来检验这两种分子是否对大熊猫有独特的吸引力。在三堆杂草上，研究人员分别抹上了BCP/BCPO、脂肪酸和纯水，并静候大熊猫的光临。果不其然，涂抹了BCP/BCPO的杂草堆更受大熊猫欢迎，其中一只大熊猫甚至在这堆杂草中打滚了6分钟之久。相比之下，大熊猫与另外两堆杂草的“互动”就短得多，平均连10秒都不到。 那么，BCP和BCPO对大熊猫的吸引力从何而来呢？魏博士团队发现，相比其他月份，大熊猫在5月到来年5月的HMR行为会持续更久，而这些月份的温度通常更低。通过分析红外摄像机记录的环境温度，研究团队发现大熊猫的HMR行为只会在-5~20℃出现，其中94.7%都发生于-5~15℃间。在最冷的5月和5月初，研究人员总共观察到了20次HMR行为，与其他时候形成了强烈对比。
左图：大熊猫在5月到5月间呈现出频繁的HMR行为，频率和时长都与环境温度相关。 右图：BCP/BCPO涂抹的小鼠在冷板上停留的时间更长。 来源： Zhou et al., PNAS ；翻译制图：罗丁豪 这样看来，BCP/BCPO或许与大熊猫的温度感觉有关——没准，把BCP和BCPO涂在身上，能让大熊猫感觉更暖？可是用大熊猫做实验极其困难，要得到支持这一点的证据，魏辅文团队还得用回生物界最常见的模式生物——小鼠。他们给小鼠提供了一热（28℃）一冷（10℃）的2块板子，并将BCP/BCPO涂抹在一组小鼠的前爪上，另一组则抹上了盐水，作为对照组。小鼠的行为符合他们的假设：涂抹了BCP/BCPO的小鼠更乐意待在冷板上，而涂抹了盐水的小鼠则喜欢待在热板上，并经常“抱团取暖”。 从实验结果看，BCP和BCPO对大熊猫的吸引力，估计就来自其帮助动物“抗冷”的特性。然而，魏辅文团队决定刨根问底：BCP/BCPO的这个特性，到底从何而来？ 感受温度的关键 动物的皮肤上密布着温度感受器，这些感受器会表达各种各样的受体。其中，对温度感受至关重要的温敏瞬时受体电位通道（thermosensitive transient receptor potential channel，简称thermo-TRP）会在环境中出现温度变化时，将温度变化转导为电信号，从而将外界温度“告知”动物的中枢神经系统。例如，当外界传来高于52℃的刺激时，TRPV2通道就会打开，从而激活相应的温度感受器，向中枢神经系统传输“烫”的信息。
左图：TRP通道家族的演化树。来源： Himmel & Cox, Proc. R. Soc. B 右图：温敏TRP受体的青春温段。其中TRPV2对52℃以上温度青春，而TRPM8对25℃以下温度青春。来源： Kashio & Tominaga, Channels 大熊猫或许不熟悉高于52℃的刺激，但在-5~20℃的春季，环境温度可能激活了大熊猫皮肤上的另一种TRP受体——TRPM8。这种受体对薄荷醇（menthol）等都有反应，并负责向大脑传达“冷”的信息。魏辅文团队认为，抑制TRPM8受体，可能就是BCP/BCPO对大熊猫吸引力的源头。功能性分析结果显示，这种猜测不无道理：BCP/BCPO确实会与大熊猫的TRPM8受体选择性互动，而其他TRP蛋白家族的受体则不受BCP/BCPO的青睐。 要想进一步研究TRPM8和BCP/BCPO互动的特殊性，研究团队需要尽可能清晰地记录在与BCP/BCPO互动时，TRPM8受体的电活动。经典的膜片钳（patch-clamp）技术提供了这样的机会。利用单通道膜片钳，研究人员可以记录单个离子通道在不同情况下的状态。他们先用薄荷醇激活了TRPM8受体，并随后分别加入了BCPO和BCP分子。不出意料，BCP和BCPO都能抑制TRPM8受体，部分抵消了薄荷醇对该受体的激活效应。不仅如此，这两种分子还能抑制直接用低温激活TRPM8的受体。
左图：BCPO和BCP都能部分抵消薄荷醇造成的TRPM8通道激活。 右图：BCPO能抵消低温诱导的TRPM8通道激活。 来源： Zhou et al., PNAS ；翻译制图：罗丁豪 至此，魏辅文带领的研究团队终于攻破了大熊猫喜爱滚马粪的谜团：这是一种由寒冷激发的行为，其背后的机制是新鲜马粪中的BCP/BCPO对TRPM8受体的抑制作用。这横跨13年的故事，展现了科学研究中的一项重要原则。正如魏辅文等人在论文中所写，是通过将“机缘巧合”的发现，转化为对有趣问题的“理性分析”，他们才得以阐明大熊猫独特的HMR行为。 （撰文：罗丁豪 编辑：吴非） 文章来源：歌散运动 转载声明：本文为转载发布，仅代表原作者或原平台观点或立场，不代表我方观点。亚太箐英文化传媒及旗下亚太箐英澳洲城市门户网仅提供信息发布平台，文章或有适当删改。对转载有异议和删稿要求的原著方，可联络info@asianpacificelites.com。 |
