一谈到澳大利亚的动物，你第一个想到的会是什么？袋鼠还是考拉？

其实，由于长期与世隔绝，澳洲的动物很多都保留了较远古的特征，其中最明显的就是长了一个“育儿袋”。

作为澳洲“有袋一族”的标志性动物之一，袋熊能够蜚声世界除了其憨态可掬的模样，最重要的就是这种动物能够拉出“方方正正”的粑粑！

几十年来，科学家们也一直困惑，为什么袋熊是如何拉出整齐的方块粪便，而不是像其他几乎所有动物一样拉出锥形的圆柱体粪便。

近期，一篇发表在《软物质》（Soft Matter）杂志上的新论文揭开了这个秘密——问题出在了它们的肠道。

简单来说，是袋熊的肠道有不同的软硬区域，在食物消化过程中起到了给便便塑形的作用。

虽然看似是一个无用且略显搞笑的研究，但单纯就这项新发现而言，其还是有着十分严肃的应用前景，例如在工业生产和医学领域会有启发性意义。

塔斯马尼亚的精灵

袋熊也被称为塔斯马尼亚袋熊，它不仅是最大的穴居哺乳动物，也是第二大有袋类动物，平均体长90-115厘米。

由于袋熊是一种独居动物，且主要集中在夜间活动，所以在野外很难见到它。

袋熊的鼻子没有毛，耳朵较小，头较圆，毛较长。和熊科动物一样，袋熊也有粗糙的、刷子一样的毛发，颜色范围从沙色到深棕色和黑色不等。

生活习性上，袋熊喜欢潮湿、有斜坡的森林地区(有利于洞穴排水)，主要栖息地是澳大利亚的东南沿海地区，包括新南威尔士州东部、维多利亚州东部和南部、南澳大利亚州东南部和整个塔斯马尼亚岛。

袋熊分布范围

虽然外表看似憨憨，但袋熊是领地性动物。它们会通过对入侵者发出叫声、在树上擦拭自己的气味和散落粪便来标记自己的家园范围。

袋熊的腿短而有力，爪子长而扁平，非常善于挖隧道。一只袋熊在其活动范围内可能有多达十二个洞穴和3到4个主洞穴。一个主洞穴可以容纳一个子隧道网络，其中包括多个入口和睡眠区。

大多数时间，袋熊会待在它们的洞穴里避暑。然而，到了夜晚和清晨的时候，它们就会出门纳凉兼顾吃草。

袋熊的食物包括草、灌木、树根、树皮和苔藓。为了适应他们的纤维状饮食，他们的牙齿会一生不断生长以弥补不断的磨损。

而袋熊在一次排泄过程中会产生4到8块粪便，每块粪便的边长约为2厘米。

在生育繁殖方面，袋熊会按季节进行繁殖。他们的交配时间是这样的，当小袋熊准备断奶时，一般都是植物生长最茂盛的时候。

从这个意义上说，袋熊领地的纬度和海拔高度将决定交配的最佳时间。然而，交配一般发生在冬季。

袋熊的妊娠期为20-30天。像所有的有袋动物一样，胎儿在出生后会继续在母亲的袋子里发育。

但与其它有袋动物不一样的是，袋熊的袋口朝后，这样的好处是当袋熊妈妈挖洞时就不会把土带到育儿袋中。

不过这样也会无形之中形成一幕非常搞笑的场景——当袋熊宝宝从袋子中探出头时，从外界看就像是一只“双头熊”。

幼年袋熊会在袋中停留6-8个月，2岁时完全成熟。在野外，袋熊的寿命一般在5年左右，但在人工饲养的环境中，它们的寿命可以达到30年之久。

便便：我好方！

虽然人类已经和袋熊生活在同一片大陆上长达几万年了，但有人第一次关注到袋熊的“方形”便便还是上个世纪的事。

1960年，动物学家埃里克·盖勒（Eric Guiler）首次注意到袋熊粪便的不寻常形状，迄今为止，袋熊也是唯一已知的会产生六面立方体形状粪便的动物。

在自然界中，这类非人类操作产生的立方体形状极为罕见，“袋熊这种形成相对均匀、切面干净的粪便的能力在动物王国中是独一无二的，”塔斯马尼亚大学野生动物生态学家、新论文的共同作者Scott Carver说。

据了解，袋熊每天可以排出多达100个立方体形状的粪便，“它们把这些粪便放在自己活动范围内的显著位置，比如岩石或木头周围，以便彼此交流。”Carver补充道。

在好奇心的驱使下，来自佐治亚理工学院和塔斯马尼亚大学的研究团队借助解剖过的袋熊尸体，弄清了袋熊为什么会拉出立方体。

他们在2018年的美国物理学会流体动力学部会议上发表了初步研究结果，认为这一切都归结于袋熊肠道的形状和灵活性，再加上相对干燥的生活环境。

“我们的研究发现，这些立方体粪便是在肠道的最后一部分形成的。”Carver说。

具体来说，他们发现，袋熊的粪便一开始是液态的，然后在肠道的最后25%处变为固态。在最后的8%处，研究小组注意到了两条比肠道其他部位更有弹性的沟槽，他们认为这就是不寻常的立方体状粪便形成的原因。

今年的这篇新论文是对这些早期发现的跟进，增加了两个额外解剖的结果。

研究人员将这一分析与一只活的成年雌性袋熊的CT扫描相结合，扫描结果显示，袋熊的肛门呈圆形，与其他动物很相似。

这使他们能够得出结论——袋熊不会像人类制作意大利面或塑料成型那样通过挤压形成立方体粪便，相反，这些立方体是“独特的材料特性和肌肉收缩相结合的结果”。

袋熊的肠道特别长、特别宽敞，主要是因为相对低营养的草和泥沙的饮食，导致它们的消化时间长达40至80小时，无奈只能在肠道上做出弥补。

袋熊的肠道有四个部分：胃、短小肠、长近端结肠和远端结肠。粪便通常会呈现出黄绿色的浆液状，其稠度就像酸奶一样，随着粪便在肠道中的流动，水分逐渐被排出。

粪便在肠道的最后17%内变得更黑、更硬，到达远端结肠时开始形成标志性立方体外形。

通过将他们的实验室测试与二维数学模型相结合，研究人员发现肠道圆周周围有两个区域比其他区域更硬，另外有两个区域更灵活，而其他哺乳动物的肠道肌肉在各个方向都是一致的。

“袋熊肠道的不均匀性在不同的预设位置放大了收缩，”作者写道，“而这反过来又在多个收缩周期中加速了粪便的移动和成型。”

虽然研究团队的模型发现，立方体粪便的形成只需要不到10个收缩周期，但他们承认，这个时间框架并不现实。

在活袋熊中，在五天的时间里，每隔几秒钟就会发生一次收缩，五天总共需要10万次收缩。

另外，该模型还关注粪便的四个横截面。他们认为，根据用干燥的玉米淀粉进行的初步测试，在未来的模型中考虑到粪便干燥的影响，可能可以解释立方体的其余两个面。

“虽然这个模型并不完美，但想想出这个绝对新颖的机制来构建这些立方体需要很多反复尝试，而我们现在已经在不使用活体袋熊的情况下实现了这一点。”乔治亚理工学院的David Hu说。

“粪便”仿生学

说了这么多，研究出立方体粪便的形成机制究竟有什么用呢？

根据研究团队的解释，这个新发现可能会对那些热衷于扩大生产立方体产品的制造业或检测结肠癌（早期症状是结肠部分变硬）的医院十分有用。

目前，人类只有两种方法来生产出立方体材料——增材制造和减材制造，袋熊的便便显然给我们提供了第三条思路。

另外，新理论还可以帮助跟踪人工饲养的袋熊的消化系统健康状况。

“立方体的形成可以帮助我们了解袋熊的水合状态，因为它们的粪便在较潮湿的条件下会显得不那么方。”Carver说，“它还显示出肠道僵硬是如何产生光滑的侧面，这是病理学的特征。”