最近,中國研究人員的一項研究告訴我們:難怪大熊貓總是一直在咀嚼和進食,因為它們的腸道菌不是能有效消化竹子的細菌類型。他們將相關研究結果發表在五月十八日的美國微生物學會在線開放存取期刊《mBio》。
這項研究發現,以竹子為食的大熊貓,其實有著食肉動物一樣的腸道菌群,主要以艾希氏桿菌、志賀氏菌和鏈球菌(Escherichia/Shigella and Streptococcus)為主。延伸閱讀:新的腸道菌取樣法助力人體微生物組學研究。
本文通訊作者、成都大熊貓繁育研究基地主任張志和(Zhihe Zhang)博士指出:“不同于其他已經成功進化的草食動物——從解剖學上它們有專門的消化系統可有效地解構植物纖維物質,大熊貓仍然保持著食肉動物特有的胃腸道。它們自身基因組中也沒有編碼植物消化酶的基因。這可能會增加它們滅絕的風險。”
這項研究的共同作者、上海交通大學生命科學與技術學院副教授龐小燕(Xiaoyan Pang)博士指出:“這個結果是出乎意料的,并且非常的有趣,因為這意味著大熊貓的腸道菌群可能沒有很好地適應其獨特的飲食,因此將大熊貓置于一個進化的困境。”
研究人員說,大熊貓是從吃植物吃肉的熊進化而來,在大約二百萬年前開始吃竹子。它們每天花費14小時,消耗12.5公斤(27.5磅)的竹葉和莖,但可能只消化了約17%;它們的糞便主要是由未消化的竹子碎片組成。龐博士說,研究人員一直好奇的是,這些動物如何消化竹纖維并從中提取營養物質。
為了評價大熊貓的腸道菌群,龐博士及其同事,使用了稱為16S rRNA基因測序的實驗室技術。他們在121份大熊貓糞便樣本中開展了這項技術,這些大熊貓都生活在成都大熊貓研究基地,其中24只是成年大熊貓,16只是幼年大熊貓,有5只是未斷奶的幼崽熊貓。研究人員分別在同一年的春天、夏末和秋季采集了樣本。幼年和成年大熊貓每天吃至少10公斤(22磅)的竹子和竹筍,以及500至800克(1.1磅到1.7磅)的饅頭。每一天的糞便總重量為10-15公斤(22磅至33磅)。熊貓幼崽只是從它們的母親那里攝取新鮮母乳。
研究人員發現,盡管它們的飲食如此,這些大熊貓,連同被俘獲的九只大熊貓和以前研究的七只野生個體,都表現出極低的腸道菌群多樣性,整體結構不同于非熊貓的食草動物,卻類似于肉食性和雜食性的熊。大熊貓腸道沒有植物降解菌,如胃瘤菌(Ruminococcaceae)和擬桿菌(Bacteroides)——通常富含在草食動物腸道中,而是以埃希氏桿菌/志賀菌和鏈球菌為主。
大熊貓腸道菌群也隨季節而發生變化,深秋時的腸道菌群完全不同于春天和夏天。龐博士說,深秋的竹筍缺乏可能是一個重要的因素。該研究團隊計劃開展一項隨訪研究,結合不同的科學技術,更全面地了解大熊貓腸道菌群對動物營養和保健功能的作用。
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