圖片來源：YANG ET AL. 2021

編譯丨周郅璨

編輯丨楊心舟

袋熊（Phascolomidae）是袋熊科下三個(ge) 不同物種的通稱，包括昆士蘭(lan) 毛吻袋熊、南澳毛吻袋熊和塔斯馬尼亞(ya) 袋熊。這是一類生活在澳大利亞(ya) 的毛茸茸的有袋動物，它們(men) 的體(ti) 重可達35千克，鼠臉熊身，圓滾滾的體(ti) 型甚至比它們(men) 的近親(qin) ——樹袋熊還要粗短。當然，它們(men) 也跟樹袋熊一樣整天懶洋洋，隻是不愛爬樹愛挖洞，喜好穴居生活。然而，正是這種看起來頗為(wei) 可愛的小動物卻身懷絕技，它們(men) 獨一無二“俄羅斯方塊”一樣的便便，一直以來都在江湖上享有盛名。

眾(zhong) 所周知，大多數的動物糞便都是長長的、軟軟的、圓柱形的，這是符合動物們(men) 腸道構造和運動的形狀。但是袋熊每天卻能拉出100多個(ge) 方形的便便，它們(men) 甚至會(hui) 將這些便便整齊堆疊起來作為(wei) 標記，宣告這裏是屬於(yu) 自己的領地。這種奇特的糞便形狀到底是如何在柔軟的腸道中產(chan) 生的，這是一個(ge) 令科學家們(men) 百思不得其解的問題。

圖片來源：YANG ET AL. 2021

好在這一問題在2018年就得到了初步解答，在第71屆美國物理學年會(hui) 的流體(ti) 力學分會(hui) 場上，佐治亞(ya) 理工大學胡立德實驗室的華裔科學家帕特裏西亞(ya) ·楊（Patricia J. Yang）發表了報告，還原了袋熊的“腸道工廠”製造方形便便的全過程。

他們(men) 解剖了兩(liang) 隻不幸因車禍而喪(sang) 生的塔斯馬尼亞(ya) 袋熊，發現袋熊的腸道十分有彈性，而且其結構並不均一，呈現四棱狀。具體(ti) 來看，它們(men) 的腸道在橫截麵中四角的區域彈性較小，隻能夠發生20%的彈性形變，而中間部分則可以發生75%的形變。研究人員認為(wei) ，正是這種腸壁彈性的變化，讓它們(men) 的糞便在腸道末端脫水時，被“擠壓”成了一個(ge) 個(ge) 2cm大小的立方體(ti) 。

今年1月份，該研究小組進一步解剖了兩(liang) 隻袋熊，通過測試它們(men) 內(nei) 髒的肌肉和組織層，他們(men) 發現了不同厚度和硬度的區域，並創建了一個(ge) 二維數學模型來模擬這些區域是如何隨著腸道的消化節奏而擴張和收縮的，這一研究成果刊登在《軟物質》（Soft Matter）雜誌上。

佐治亞(ya) 理工大學的生物力學研究員大衛·胡（David Hu）說，袋熊腸道中較硬的部分“就像是一根偏硬的橡皮筋，它們(men) 會(hui) 比相對較軟的區域收縮得更快”。在模擬中，研究人員進一步發現，較軟的腸道區域會(hui) 最終慢慢擠壓出立方體(ti) 糞便的四角。

同時，袋熊的腸道並不像其他哺乳動物，都是在同一方向上的波浪狀蠕動，它們(men) 的腸道不光有溝槽狀的組織，還會(hui) 進行多周期的不規則收縮，綜合作用就得到了堅固的立方體(ti) 糞便。而研究的解剖學證據還發現，袋熊的方形便便都是在腸道最後的17%區域形成的。

圖片來源：YANG ET AL. 2021

除了袋熊本身腸道的獨特性以外，它們(men) 的食性和健康狀況等也會(hui) 影響糞便的形狀。由於(yu) 袋熊是食草動物，它們(men) 的糞便裏含有大量的粗纖維，再加之它們(men) 常常棲息於(yu) 幹燥的地方，飲水量較少，這都會(hui) 使得它們(men) 的糞便更加幹燥，也更容易被腸道擠壓成方形。

腸道吸收的水分越多，袋熊的糞便也就更方，而當袋熊被研究人員圈養(yang) 的時候，因為(wei) 水分攝入更充足，它們(men) 的糞便也就不像在野外時那樣方了。這些星空体育官网入口网站可以幫助人們(men) 更好地判斷袋熊的健康狀況，簡而言之就是：便便越方，袋熊越健康。

研究人員進一步還在思考，為(wei) 什麽(me) 袋熊會(hui) 演化出如此具有特色的腸道，拉出如此別具一格的便便。胡推測，這可能是因為(wei) 袋熊具有很強的領地意識，它們(men) 習(xi) 慣於(yu) 留下點什麽(me) 來標記屬於(yu) 自己的領地。在野外難以找到合適材料的情況下，它們(men) 便就地取材，選擇了糞便作為(wei) 標誌。而方形的糞便更適合堆疊，還不容易從(cong) 高處滾落，久而久之，它們(men) 的方形便便就流傳(chuan) 了下來。

至於(yu) 這一冷星空体育官网入口网站有什麽(me) 用，科學家認為(wei) 參考袋熊的“製造”方案，工程師們(men) 也可以針對某些材料，設計出類似的優(you) 化製造方案，就像塑料的擠壓或注射成型。這也算是袋熊和工程師們(men) 的跨界合作了。

參考來源：

https://www.sciencemag.org/news/2021/01/how-do-wombats-poop-cubes-scientists-get-bottom-mystery

https://meetings.aps.org/link/BAPS.2018.DFD.E19.1

Soft Matter, 2021, 17, 475


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