腸道菌幫助熊貓分解竹子

2011/12/30 |

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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：

Zhu, L., Wu, Q., Dai, J., Zhang, S. & Wei, F. Proc. Natl Acad. Sci. USA http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1017956108 (2011).
Dierenfeld, E. S., Hintz, H. F., Robertson, J. B., van Soest, P. J. & Oftedal, O. T. J. Nutrition 112, 636-641 (1982). | ISI |
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]