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【觀察者網(wǎng)綜合報(bào)道】大熊貓長(zhǎng)著食肉的牙齒和腸胃，卻為什么獨(dú)愛吃竹子，曾一度被粉絲們?nèi)しQ為“百萬年之謎”。 實(shí)際上，大熊貓吃竹子的歷史可能確實(shí)有200萬年，它們和北極熊是同一個(gè)祖先，因氣候變化而分別向南北遷徙，基因測(cè)序表明，它們?cè)谶M(jìn)化過程中他們丟失一個(gè)叫T1R1的基因，從此“立地成佛”改吃竹子。 問題又來了，研究表明，大熊貓雖然進(jìn)化出了一些適合吃竹子的特征——比如碩大的頭顱，比食肉動(dòng)物發(fā)達(dá)的臼齒，可以抓握的偽“拇指”（由一根腕骨演變而來）……但它們的腸胃仍然更接近食肉動(dòng)物——腸道長(zhǎng)度比食草動(dòng)物短得多，食物在體內(nèi)的停留時(shí)間也短得多，那么，它們是如何從竹子中攝取能量的呢？ 多年來，科學(xué)家通過對(duì)大熊貓腸道中的微生物進(jìn)行基因測(cè)序的辦法試圖找到答案，這項(xiàng)研究最近有了新進(jìn)展：大熊貓并不能像食草動(dòng)物一樣消化纖維素獲取能量，但他們能比食肉動(dòng)物更好地消化淀粉——因此他們也會(huì)盡量選取竹子最富含淀粉的部分食用。
《科技日?qǐng)?bào)》2月25日?qǐng)?bào)道，2018年2月1日，成都大熊貓繁育研究基地（以下簡(jiǎn)稱“成都大熊貓基地”）研究員張文平在國際一流學(xué)術(shù)期刊The ISME Journal上發(fā)表了相關(guān)成果《Age-associated microbiome shows the giant panda lives on hemicelluloses, not on cellulose》（中文翻譯為：年齡相關(guān)的宏基因組數(shù)據(jù)顯示大熊貓不靠纖維素生活，而靠半纖維素生活）。 因此，大熊貓最喜歡的食物是富含淀粉和半纖維素的竹筍、嫩竹葉和嫩枝干。當(dāng)成年大熊貓以竹筍為主要食物時(shí)，他們的體重一般每天都會(huì)增加，而這時(shí)也是在春夏大熊貓的繁殖季節(jié)；在只能以竹竿為食的冬季，大熊貓一般每天都會(huì)減掉若干體重。 該項(xiàng)研究也解密了大熊貓選擇竹子作為主要食物的原因： 第一，在野外，相對(duì)于其他食物來說，竹子分布廣泛，容易獲得，與大熊貓進(jìn)行搶食的競(jìng)爭(zhēng)者少。 第二，相對(duì)于其他木本植物，竹子中含有濃度相對(duì)較高的淀粉。 第三，竹子不同部位隨四季的變化其淀粉含量亦隨之變化，大熊貓總是選擇取食竹子中淀粉含量高的部位。 “竹子中淀粉和半纖維素含量最高的是竹筍，同時(shí)竹子的生長(zhǎng)很快，每年都有兩季。每當(dāng)竹筍發(fā)生的季節(jié)，也是大熊貓發(fā)情和生兒育女的季節(jié)，在這個(gè)季節(jié)，大熊貓就優(yōu)先選擇取食竹筍?！睆埼钠奖硎?，竹筍中的高含量淀粉和半纖維素可以為大熊貓發(fā)情及生兒育女大量補(bǔ)充體力，增加體重；而在冬季沒有竹筍和嫩竹葉的情況下，竹竿中的淀粉含量及可溶性糖含量則會(huì)達(dá)到一年中的最高點(diǎn)，這時(shí)大熊貓就開始吃竹竿。 另外，大熊貓每天消耗的能量非常少，這也是他們能夠只依靠竹子這種低熱量食物生活，同時(shí)仍能保持較大體重的原因之一。 大熊貓熟練剝筍吃筍： 另據(jù)張文平2014年4月發(fā)表在成都大熊貓繁育研究基地的官方網(wǎng)站上的文章，當(dāng)時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，大熊貓的消化道結(jié)構(gòu)與食肉類動(dòng)物（比如：獅子、老虎、黑熊等）類似。真正的肉食動(dòng)物（如貓）的消化道通常是體長(zhǎng)的4-5倍，雜食動(dòng)物（如浣熊）為6-8倍，而草食動(dòng)物（如鹿）為10-22倍。 盡管大熊貓是完全的草食性，但和肉食動(dòng)物一樣，它的腸道全長(zhǎng)卻只是身體的4倍。大熊貓的胃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有盲腸，小腸和大腸之間沒有明確的劃分界限。 這些結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)消化纖維素、半纖維素有任何幫助。但是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大熊貓的消化道確實(shí)部分消化了竹子中的纖維素和半纖維素，也可能消化了部分的木質(zhì)素。然而，大熊貓基因組本身沒有消化纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的酶，因此大熊貓就只有依靠腸道微生物來消化竹子食物。 大熊貓對(duì)竹子的利用率很低，對(duì)竹子的消化效率只有不到干重的20％左右，對(duì)纖維素的消化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于草食性動(dòng)物對(duì)纖維素、半纖維素的消化效率。這可能與竹子在大熊貓消化道中的停留時(shí)間遠(yuǎn)低于食物在草食動(dòng)物消化道中停留的時(shí)間有關(guān)。 食物在大熊貓腸道中停留的時(shí)間只有12小時(shí)，而草食動(dòng)物，例如牦牛，牧草采食后12小時(shí)內(nèi)無排出現(xiàn)象，24小時(shí)后開始（僅占總數(shù)的0.36 ％）并逐漸增加，排出高峰出現(xiàn)在60小時(shí)（占總數(shù)的32.38％），完全排出要在5天以后。
大熊貓每天要花14個(gè)小時(shí)進(jìn)食，吃掉12.5千克的竹葉和竹干，但只能消化其中的17%；它們的大便也盡是些未消化的竹子。 因此，張文平當(dāng)時(shí)推斷，大熊貓?bào)w內(nèi)消化纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的腸道微生物可能不同于草食動(dòng)物的相關(guān)微生物。 張文平當(dāng)時(shí)介紹，科學(xué)家們已經(jīng)采用了多種方法來分析大熊貓的腸道微生物。采用分子生物學(xué)的方法，上海交通大學(xué)的趙立平教授所在的研究組在2007年發(fā)現(xiàn)大熊貓的腸道菌群以腸桿菌和鏈球菌為主，缺乏常見的纖維素菌，因此他們認(rèn)為大熊貓的腸道微生物可能對(duì)消化竹子不起作用或者所起的作用非常小。 而中科院動(dòng)物所魏輔文研究員所在的研究組采用目前流行的宏基因組方法分析發(fā)現(xiàn)大熊貓腸道中包含有可能與消化纖維素、半纖維素有關(guān)的菌群，同時(shí)在其腸道菌群中發(fā)現(xiàn)了消化纖維素、半纖維素的功能基因。 安徽大學(xué)肖雅鐘（音譯）所在研究組2012年還在大熊貓腸道中發(fā)現(xiàn)了降解木質(zhì)素的菌群和相關(guān)酶，而以前的一些科學(xué)家認(rèn)為大熊貓不會(huì)消化木質(zhì)素。大熊貓可能會(huì)消化木質(zhì)素的結(jié)果得到了香港大學(xué)一個(gè)研究組的證實(shí)，他們今年（2014年）在大熊貓腸道中發(fā)現(xiàn)了降解木質(zhì)素的真菌，同時(shí)大熊貓腸道中還存在一些細(xì)菌可能可以把部分竹子成分降解成乙酸。 另外，一些研究組還在大熊貓腸道中分離培養(yǎng)了一些細(xì)菌，體外實(shí)驗(yàn)表明這些細(xì)菌能夠降解纖維素、半纖維素；成都大熊貓繁育研究基地的費(fèi)立松研究員所在的研究組在2005年發(fā)現(xiàn)大熊貓胃液中存在纖毛蟲，而纖毛蟲可能會(huì)消化部分竹子的纖維素、半纖維素。
大熊貓的糞便，明顯有大量未消化的竹子和竹葉 2009年，中國科學(xué)家完成了大熊貓的基因組測(cè)序（《Nature》，2009）的結(jié)果支持大熊貓應(yīng)該屬于食肉目熊科的一個(gè)亞種。在幾百萬年的的進(jìn)化過程中，它丟失了一個(gè)叫T1R1的基因，從此便不吃肉改吃竹子了。 這次發(fā)現(xiàn)大熊貓對(duì)于淀粉的消化能力較強(qiáng)，是對(duì)上述研究成果的深入和補(bǔ)充。 |
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