Kolmisen vuotta sitten pandahypetys Suomessa oli huipussaan, kun Ähtärin eläintarhaan saapuivat Lumi ja Pyry pandat Kiinasta. Turun yliopiston emeritusprofessori Pekka Niemelä oli jo aiemmin osallistunut tutkimuksiin, joissa selviteltiin eri bambulajien kelpaavuutta pandojen ravinnoksi.
Pandat olivat siis tuttuja biodiversiteetin tutkijalle, mutta keskustelu ystävänsä, hammaslääketieteen professori Pekka Vallitun kanssa johti uuteen vaiheeseen.
Vallittu ihmetteli, miten pandakarhu petoeläimenä voi syödä pelkkää kasvisruokaa, koska petoeläimen hampaat ja leuat ovat kehittyneet eri tavalla kuin kasvissyöjän. Pandoilla on kulmahampaat kuten muillakin lihansyöjäpedoilla, mutta juuri noiden hampaiden pitäisi olla esteenä alaleuan sivuttaisliikkeelle, jota tarvitaan kasveja jauhettaessa.
Tästä keskustelusta käynnistyi tutkimushanke, joka vei Niemelän, Vallitun sekä toisen hammaslääketieteen professorin, hampaistonoikomishoidon professorin Juha Varrelan tutkimaan pandojen purentaelimistön evoluutiota niin Ähtärin kuin Kiinankin eläintarhoihin.
Hammaslääketiede avasi uuden näkökulman pandojen purentaelimistön tutkimukseen. Hampaiden muotoa on tutkittu aiemminkin, mutta nyt saatiin näkemys myös puremisen toimintaan, mikä auttoi ymmärtämään pandojen hampaiden ja leukojen evoluutiota kokonaisuutena.
Leukanivel on tässä kehityskulussa aivan avainasemassa. Lihansyöjänisäkkäiden poskihampaat ovat leikkaavine pintoineen erikoistuneet lihanleikkaamiseen, jossa leuat liikkuvat vertikaalisesti ylös ja alas.
Toisaalta kasvinsyöjien poskihampaisiin on kehittynyt kasvisravinnon jauhamista helpottavia nystermiä ja ravinnon jauhamiseen liittyy olennaisesti myös leukojen sivuttaisliike.
Nykyisten pandojen evoluutiossa siirtyminen kasvisravintoon on oletettu alkaneen jo pleistoseenikaudella 2,6 miljoonaa vuotta sitten.
Tutkijaryhmä oletti, että pandan purentaelimistössä näkyisi evolutiivisia sopeutumia selluloosapitoisen bamburavinnon jauhamiseen. Tätä varten he matkustivat Ähtärin eläintarhaan tarkkailemaan pandojen syömäpuuhia. Siellä he törmäsivät Jukka Saloon, jolla oli ollut merkittävä rooli eläinten saamisessa Suomeen.
Panda kuorii pois pahan kuoren
Tutkijat pääsivät lähietäisyydeltä tarkkailemaan bambua syöviä pandoja. Niemelä kuvailee tilannetta mielenkiintoiseksi.
– Pandoille on kehittynyt etutassuun eräänlainen kuudes sormi, jolla ne tarttuvat bambuun, kiertävät lehdet tötterölle ja alkavat mussuttaa. Videoimme syömisprosessia ja – toden totta – leukojen liikkeeseen sisältyy pieni horisontaalinen jauhava liike. Lisäksi pandat kuorivat välihampaillaan paksuimpien bambunvarsien kuoren uloimman osan pois. Tämän prosessin aikana ne löhöävät mukavasti selällään ja kuorisilppu kasaantuu niiden vatsan päälle.
Sitkeässä kuoressa on runsaasti piistä muodostuvia fytoliitteja ja pandan hampaiston kulumisen sekä ruuansulatuksen kannalta on tärkeää, että ne poistetaan.
Myöhemmin selvisi myös, että osa pandan välihampaista on morfologisesti erikoistunut bambujen kuorimiseen. Välihampaiden muoto on kirjallisuudessa mainittu, mutta sen evolutiivista tehtävää ei ole esitetty aiemmin.
Fossiilisten aineistojen perusteella pandojen hampaiston morfologisesta erikoistumisesta ja kehittymisestä kasvisravintoon tiedetään paljonkin, mutta avainasemassa koko syömisprosessissa on leukanivel.
Tuo nivel määrää, miten leuat liikkuvat. Mutta jostain syystä tietämys pandan leukanivelestä puuttui kokonaan.
Niemelä ja kumppanit vertailivat isojen nisäkäskasvissyöjien ja nisäkäspetojen leukaniveliä toisiinsa sekä Turun yliopiston eläinmuseon että Keskusmuseon kokoelmissa.
Suurilla petonisäkkäillä, kuten karhuilla leukanivel on sylinterimäinen, kun taas suurilla kasvinsyöjänisäkkäillä, kuten hirvellä tai naudalla, leukanivel on yläosastaan litistynyt. Juuri tuo litistyminen sallii leukojen horisontaalisen liikkeen ja siten myös ravinnon märehtimisen.
Kiinasta löytyi tutkittavaksi pandojen kalloja
Pandojen kallot ja varsinkin sellaiset kallot, joissa on mukana leukanivel näyttävät Pekka Niemelän mukaan olevan kortilla maailman museoissa. Siksi tutkijat suuntasivat kohti Kiinaa Dujiangyan'in kaupunkiin Sichuaninssa ja siellä sijaitsevaan China Center of Research and Conservation of Giant Panda (CCRCGP) –tutkimuskeskukseen.
Sieltä löytyi pandojen kalloja. Niiden tutkiminen taas onnistui hammaslääketieteilijöiden kontaktien avulla suomalaisen Planmeca-yhtiön Kiinan yksikön laitteilla.
Planmeca on erikoistunut ihmisen hampaiston 3D-skannaukseen ja yhtiössä oltiin erittäin kiinnostuneita tarjouksesta päästä skannaamaan myös pandan hampaita ja leukaniveliä.
– Saimme melkoisen byrokraattisen prosessin jälkeen tutkittavaksemme kaksi pandan kalloa, joissa oli myös leukanivelet mukana. Tulokset ylittivät kaikki odotukset. Leukanivelessä on tapahtunut mielenkiintoista evoluutiota kasvinsyöjänisäkkäiden leukanivelen suuntaan, Niemelä hehkuttaa.
Kasvisravintoon siirtyminen on muokannut petoa
Turun yliopiston hammaslääketieteen ja biodiversiteettiyksikön tutkijat yhdessä Kiinan pandatutkimuslaitoksen CCRCGP:n tutkijoiden kanssa löysivät ensimmäisinä maailmassa vastauksen tähän kysymykseen, miksi suuret yläleuan kulmahampaat eivät estä kasvissyöjälle ja myös ihmiselle tyypillistä alaleuan liikettä sivusuuntaan.
Pandan leukanivel on kehittynyt toisenlaiseksi kuin esimerkiksi ruskeakarhulla tai jääkarhulla. Saranamaisen auki-kiinni -liikkeen lisäksi nivel mahdollistaa bambun kuorimisessa tarvittavan leuan sivusuuntaisen liikkeen, jota urosten taistelutilanteessa tarvitsemat suuret kulmahampaat eivät kuitenkaan estä.
– Moderneilla tekniikoilla saatu havainto pandan leuan liikkeistä ja hampaiden rakenteista antoi vastauksen tutkijoita yli sata vuotta askarruttaneeseen kysymykseen, miten pandat kykenevät hyödyntämään bamburavintoa. Pandoilla bambun kuorimisessa käytettävät välihampaat ovat ainutlaatuiset karhujen heimossa. Ne mahdollistavat myrkyllisen sekä hampaita kuluttavia
mineraalikiteitä sisältävän bambujen vihreän kuorikerroksen poistamisen, professori Pekka Vallittu toteaa.
Pandojen purentaelimistön kehittyminen nyt osoitetulla tavalla mahdollisti pleistoseenikauden alussa pandojen pääsyn loppumattoman suuren bambuaarteen äärelle ainoana suurnisäkkäänä.
– Ravinnonsaannin välttämättömyys on muovannut leukanivelen ja hampaiden muotoa tehokkaaseen bambun varren kuorimiseen ilman, että välihampaat ovat kuitenkaan alttiita halkeamiselle, toteavat professori Pekka Vallittu ja Juha Varrela.
Mutta narskutteleeko panda hampaitaan? Se on Vallitun mukaan vielä avoin kysymys. Kun hän sai käsiinsä pandan kallon ja huomasi leukojen liikeradat, niin hetki oli ikimuistoinen.
Pandan leukanivelessä näkyy vielä petoeläimen piirteitä, mutta se on kehittynyt aivan omintakeisesti vuosituhanten aikana.
– Nyt julkaistulla tutkimuksella on suuri tieteellinen merkitys, koska artikkeli ratkaisee pitkään säilyneen arvoituksen pandojen ja bambujen välisestä ekologisesta suhteesta toteaa professori Jukka Salo.
Hän on tutkinut pandoja Kiinassa yli 20 vuotta ja toiminut aktiivisesti myös Ähtärin eläinpuiston panda-hankkeessa ja pandojen asuinalueen Sichuanin Qionglai-vuorten tutkimuksessa.
Turun yliopisto on johtanut neljää suojeluhanketta Sichuanin panda-alueella yhteistyössä Kiinan metsähallinnon (State Forestry and Grassland Administration, SFGA) ja CCRCGP:n kanssa vuosina 1998-2008. Suomeen pandat saatiin tämän yhteistyön tuloksena ja CCRCGP tuli mukaan myös tähän ja tuleviin hankkeisiin.
Lue lisää: