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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• 作者 / 梅林．謝德瑞克
• 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的，是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式，得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲，就能散播孢子，完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌（Ophiocordyceps unilateralis），這種真菌的一生都繞著巨山蟻（carpenter ant）打轉。巨山蟻受真菌感染之後，會失去自己怕高的本能，拋下相對安全的巢，爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」（summit disease）。在適當的時候，真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」，菌絲體從巨山蟻腳上長出來，把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體，從巨山蟻頭上發出菇柄，孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標，就會產生次生的黏性孢子，在作為引線的細絲上向外延伸。

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草（Ophiocordyceps）會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬，讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻，在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下，螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智，一直令研究者大惑不解。二○一七年，真菌操控行為的一位頂尖專家大衛．休斯（David Hughes）帶領的一支團隊，在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻，把螞蟻的身體保存起來，切成薄片，重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官，占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中，高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔，纏住螞蟻的肌纖維，透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而，螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌，才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑，真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部，但還是靠分泌化學物質，影響螞蟻的肌肉和中央神經系統，進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質，還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結，直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過，蛇形蟲草和麥角菌是近親，瑞士化學家艾伯特．赫夫曼（Albert Hofmann）最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質，繼而做出一類化學物質，LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內，負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了，表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中，可能扮演了某種角色。

不論這些真菌是怎麼辦到的，它們的干預以人類的任何標準來看，都十分驚人。經過幾十年的研究，投入數十億美元的經費，用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說，抗精神疾病藥物無法針對特定的行為，其實只有鎮定效果。相較之下，蛇形蟲草百分之九十八的成功率，不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬（這百分之百會發生），而是咬到葉片特定的部位，並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見，蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣，其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕，依據化石化的疤痕，這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世（Eocene）。真菌很大部分的時間都在操控動物心智，可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙：看生態煉金師如何驅動世界、推展生命，連結地球萬物》，2021 年 8 月，果力文化。

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