尽管竹子是大熊猫最主要的食物,但最近,成都大熊猫繁育研究基地的科学家通过研究它们的便便发现,大熊猫消化竹子的能力其实非常弱。这篇论文在线发表在美国微生物学会的期刊mBio上。
研究者说,大熊猫的肠道菌群中,帮助消化富纤维植物的细菌很少。大部分细菌都是在食肉动物肠道中常见的细菌,比如埃希氏杆菌、志贺氏杆菌和链球菌。
这些细菌可能是大熊猫祖先遗留下来的。约700万年前,大熊猫起源于杂食性的熊——它们既吃肉,又吃植物。大约200万年前,竹子变成了大熊猫唯一的食物。
而今天的大熊猫,每天都要花上14小时不停地吃竹子。竹子对它们来说,其实并不是一种容易消化的食物。为了吃竹子,大熊猫的形态也发生了很大变化。随着时间的发展,大熊猫逐渐进化出了强有力的下颌和牙齿来帮助咀嚼富含纤维的植物。它们的桡侧籽骨逐渐增大,变成了第六根手指,方便抓握竹子。然而,它们的肠胃似乎顽固不化,一直保持着食肉动物的特性。这导致它们吃进去的大量竹子,只有17%能被消化掉。
成都大熊猫繁育研究基地主任、动物学家张志和说,许多植食性动物都成功进化出了针对植物的消化道,可以有效地分解富含纤维的植物,然而大熊猫不仅保留了食肉动物的肠道,甚至在它们自己的基因组中,还缺少与消化植物的酶相关的基因,这导致它们处于灭绝的边缘。
在这个研究中,科学家花了一年的时间,共收集了45只大熊猫的112份粪便样本,其中包括幼崽和成年大熊猫。除了喝奶的幼崽以外,每只大熊猫平均每天吃掉10千克竹子和竹笋,还要吃掉800克馒头。
然而,科学家却发现,大熊猫的粪便充满了没有消化的竹子残渣。这篇论文的共同作者、上海交大生命科学技术学院副教授庞小燕说,这项研究出乎人意料,也十分有趣,因为它意味着大熊猫的肠道菌群可能并没有适应它唯一的食物,让它陷入了进化的困境。
所有大熊猫,包括被俘获的9只以及之前研究过的9只野生大熊猫,肠道菌群的多样性都很低。并且,这些细菌中都不包括分解植物的细菌(如瘤胃菌和拟杆菌)。而这些细菌在植食性动物的肠道中通常都很普遍。
不过,这些肠道细菌的种类会随着季节而变化。比如说,在缺乏鲜嫩竹笋的深秋,它们的肠道菌群与春天和夏天均不同。下一步,科学家们会继续研究大熊猫的肠道菌群将如何影响它们的健康和营养。