图片来源：YANG ET AL. 2021编译丨周郅璨
编辑丨杨心舟
袋熊（Phascolomidae）是袋熊科下三个不同物种的通称，包括昆士兰毛吻袋熊、南澳毛吻袋熊和塔斯马尼亚袋熊。这是一类生活在澳大利亚的毛茸茸的有袋动物，它们的体重可达35千克，鼠脸熊身，圆滚滚的体型甚至比它们的近亲——树袋熊还要粗短。当然，它们也跟树袋熊一样整天懒洋洋，只是不爱爬树爱挖洞，喜好穴居生活。然而，正是这种看起来颇为可爱的小动物却身怀绝技，它们独一无二“俄罗斯方块”一样的便便，一直以来都在江湖上享有盛名。
众所周知，大多数的动物粪便都是长长的、软软的、圆柱形的，这是符合动物们肠道构造和运动的形状。但是袋熊每天却能拉出100多个方形的便便，它们甚至会将这些便便整齐堆叠起来作为标记，宣告这里是属于自己的领地。这种奇特的粪便形状到底是如何在柔软的肠道中产生的，这是一个令科学家们百思不得其解的问题。
图片来源：YANG ET AL. 2021好在这一问题在2018年就得到了初步解答，在第71届美国物理学年会的流体力学分会场上，佐治亚理工大学胡立德实验室的华裔科学家帕特里西亚·杨（Patricia J. Yang）发表了报告，还原了袋熊的“肠道工厂”制造方形便便的全过程。
他们解剖了两只不幸因车祸而丧生的塔斯马尼亚袋熊，发现袋熊的肠道十分有弹性，而且其结构并不均一，呈现四棱状。具体来看，它们的肠道在横截面中四角的区域弹性较小，只能够发生20%的弹性形变，而中间部分则可以发生75%的形变。研究人员认为，正是这种肠壁弹性的变化，让它们的粪便在肠道末端脱水时，被“挤压”成了一个个2cm大小的立方体。
今年1月份，该研究小组进一步解剖了两只袋熊，通过测试它们内脏的肌肉和组织层，他们发现了不同厚度和硬度的区域，并创建了一个二维数学模型来模拟这些区域是如何随着肠道的消化节奏而扩张和收缩的，这一研究成果刊登在《软物质》（Soft Matter）杂志上。
佐治亚理工大学的生物力学研究员大卫·胡（David Hu）说，袋熊肠道中较硬的部分“就像是一根偏硬的橡皮筋，它们会比相对较软的区域收缩得更快”。在模拟中，研究人员进一步发现，较软的肠道区域会最终慢慢挤压出立方体粪便的四角。
同时，袋熊的肠道并不像其他哺乳动物，都是在同一方向上的波浪状蠕动，它们的肠道不光有沟槽状的组织，还会进行多周期的不规则收缩，综合作用就得到了坚固的立方体粪便。而研究的解剖学证据还发现，袋熊的方形便便都是在肠道最后的17%区域形成的。
图片来源：YANG ET AL. 2021除了袋熊本身肠道的独特性以外，它们的食性和健康状况等也会影响粪便的形状。由于袋熊是食草动物，它们的粪便里含有大量的粗纤维，再加之它们常常栖息于干燥的地方，饮水量较少，这都会使得它们的粪便更加干燥，也更容易被肠道挤压成方形。
肠道吸收的水分越多，袋熊的粪便也就更方，而当袋熊被研究人员圈养的时候，因为水分摄入更充足，它们的粪便也就不像在野外时那样方了。这些知识可以帮助人们更好地判断袋熊的健康状况，简而言之就是：便便越方，袋熊越健康。
研究人员进一步还在思考，为什么袋熊会演化出如此具有特色的肠道，拉出如此别具一格的便便。胡推测，这可能是因为袋熊具有很强的领地意识，它们习惯于留下点什么来标记属于自己的领地。在野外难以找到合适材料的情况下，它们便就地取材，选择了粪便作为标志。而方形的粪便更适合堆叠，还不容易从高处滚落，久而久之，它们的方形便便就流传了下来。
至于这一冷知识有什么用，科学家认为参考袋熊的“制造”方案，工程师们也可以针对某些材料，设计出类似的优化制造方案，就像塑料的挤压或注射成型。这也算是袋熊和工程师们的跨界合作了。
参考来源：
https://www.sciencemag.org/news/2021/01/how-do-wombats-poop-cubes-scientists-get-bottom-mystery
http://meetings.aps.org/link/BAPS.2018.DFD.E19.1
Soft Matter, 2021, 17, 475
