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腸道菌幫助熊貓分解竹子

大熊貓無法自己消化竹子,不過拜腸道菌所賜,即使牠的消化系統較適合消化肉類,還是能靠素食維生。

熊貓(Ailuropoda melanoleuca)大概是動物王國中,最挑食的一員。野生熊貓一天要吃掉超過12公斤的竹子,他們之所以要吃這麼多,是因為構成植物含有大量的纖維,缺乏卡路里,即使竹子營養成份有蛋白質、醣類、脂肪和其他元素。一篇在1982年發表,針對華盛頓動物園(Smithsonian National Zoological Park)中兩隻熊貓的研究,發現竹子中92%的纖維,及73%的半纖維,會通過消化道,在糞便中排出。

幾乎所有的草食動物都有辦法將纖維分解成醣類,舉牛和其他反芻動物為例,牠們都有複雜的消化系統,包括數個胃臟,充滿不同的微生物,植物反覆經過腸道,盡可能萃取出所有養分。不過熊貓是熊,屬於肉食動物家族,沒有像草食動物一樣能分解植物的消化液和腸胃。先前的研究也發現,熊貓的腸道菌相,近似黑熊、北極熊,還有其他肉食動物。

中國科學院(Institute of Zoology at the Chinese Academy of Sciences in Beijing)的研究員魏輔文和其他科學家,進一步探究生活在熊貓腸道的微生物。研究團隊從秦嶺及相嶺的山區,收集七隻野生及另外八隻圈養的熊貓糞便樣本。將樣本作DNA定序後,找到不同的菌種,還找出千百種細菌的基因。

野生熊貓和圈養熊貓有著不同的食性及生活模式-圈養熊貓的食物較多樣,還包括水果及牛奶-不過兩種熊貓有著類似的腸道菌相。魏輔文主持的研究團隊,找到一種過去未曾發現,在Clostridium細菌上的基因;這種基因和把纖維分解成醣類的酵素基因非常相似。研究成果發表在美國國家科學院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)。

魏輔文表示,這種細菌產生的酵素,能幫助熊貓從竹子中得到更多的能量。熊貓除了有強壯的下顎和牙齒能咀嚼竹子,多的拇指可供抓握,還有可以分解纖維的微生物,使牠們能夠生活在竹林中。

不過康乃爾大學的為生物學家Ruth Ley認為,和其他雜食性動物相比,熊貓能分解纖維的消化酵素還是太少,無法有效率地進食;微生物並不是支持熊貓能量所需的關鍵-一天有15小時在進食才是。

參考資料:

  1. Zhu, L., Wu, Q., Dai, J., Zhang, S. & Wei, F. Proc. Natl Acad. Sci. USA http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1017956108 (2011).
  2. Dierenfeld, E. S., Hintz, H. F., Robertson, J. B., van Soest, P. J. & Oftedal, O. T. J. Nutrition 112, 636-641 (1982). | ISI |
  3. Ley, R. E. et al. Science 320, 1647-1651 (2008). | Article | ISI | ChemPort |

資料來源:NatureNews: Microbes help giant pandas overcome meat-eating heritage [17 October 2011]

延伸資料:NatureNews: Genome reveals panda’s carnivorous side  [13 December 2009]

 

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關於作者

Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。