2018-03-09

大熊猫为啥啃了几百万年竹子?科学家:其能量源是淀粉果胶等

编辑:金晨
导 语

大熊猫已在地球上生存了至少800万年,被誉为“活化石”和“中国国宝”。它们长着食肉的牙齿却为什么独爱吃竹子?

  浙江在线杭州3月9日讯(浙江在线编辑 金晨)大熊猫已在地球上生存了至少800万年,被誉为“活化石”和“中国国宝”。它们长着食肉的牙齿却为什么独爱吃竹子?这也许是广大熊猫喜爱者们共同期待解答的“百万年之谜”。

  通过竹子中的淀粉、果胶等获取能量

  近日,成都大熊猫繁育研究基地研究员张文平一项发表于知名国际期刊的研究结果显示,通过对大熊猫粪便的分析,大熊猫肠道菌群基本无能力降解竹子中的纤维,这也显示着大熊猫并不能从纤维素中获取必须的能量,并确定大熊猫主要通过竹子中的淀粉、半纤维素、果胶等获取能量。

  因此,大熊猫最喜欢的食物是富含淀粉和半纤维素的竹笋、嫩竹叶和嫩枝干。当成年大熊猫以竹笋为主要食物时,他们的体重一般每天都会增加,而这时也是在春夏大熊猫的繁殖季节;在只能以竹竿为食的冬季,大熊猫一般每天都会减掉若干体重。

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  该项研究也解密了大熊猫选择竹子作为主要食物的原因:

  第一,在野外,相对于其他食物来说,竹子分布广泛,容易获得,与大熊猫进行抢食的竞争者少。

  第二,相对于其他木本植物,竹子中含有浓度相对较高的淀粉。

  第三,竹子不同部位随四季的变化其淀粉含量亦随之变化,大熊猫总是选择取食竹子中淀粉含量高的部位。

  “竹子中淀粉和半纤维素含量最高的是竹笋,同时竹子的生长很快,每年都有两季。每当竹笋发生的季节,也是大熊猫发情和生儿育女的季节,在这个季节,大熊猫就优先选择取食竹笋。”张文平表示,竹笋中的高含量淀粉和半纤维素可以为大熊猫发情及生儿育女大量补充体力,增加体重;而在冬季没有竹笋和嫩竹叶的情况下,竹竿中的淀粉含量及可溶性糖含量则会达到一年中的最高点,这时大熊猫就开始吃竹竿。

  另外,大熊猫每天消耗的能量非常少,这也是他们能够只依靠竹子这种低热量食物生活,同时仍能保持较大体重的原因之一。

  大熊猫食竹之谜:失去鲜味受体基因 从肉食转变为植食

  张文平说,华大基因2010年发表的大熊猫全基因组数据显示大熊猫不含有降解纤维素的基因,同时,大熊猫的一个鲜味受体基因Tas1r1失去功能。同年,著名华人学者张建之对该基因作了进一步分析,确认了华大基因的结果。同时发现,该基因在大熊猫中失去功能的时间与大熊猫从肉食转变为植食的时间一致。因此,他们认为大熊猫之所以不吃肉,是因为在漫长的历史进化中,它们的鲜味受体基因失去了功能,可能感受不到肉的鲜味,所以转换为植食。

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从大熊猫全基因组数据分析大熊猫为什么从肉食动物转变为植食动物。吕佳璐 制图

  记者了解到,张文平的研究从采样到文章见刊,一共花费了7年多时间。其中样品采集工作就花费了4年多时间。“大熊猫是珍稀濒危动物,对其做科研的同时还不能伤害大熊猫,能用的样品只能是粪便、尿液等非损伤性样品或者是伤害很小的血液、毛发样品。而粪便是解密大熊猫食竹之谜很好的材料,因为其新鲜粪便中保存有大熊猫肠道的菌群,分析这些菌群的功能可以反映大熊猫肠道微生物是否能降解纤维素,需要跟踪采集同一只大熊猫从出生一直到2岁左右的粪便样品。”张文平笑道,“4个月到1岁大熊猫的粪便样品很难收集,因为这段时间大熊猫还是以奶作为主食,它们有时10多天都不排便,没法收集样品。我们前后共收集了有20多只大熊猫从出生到2岁的样品,最后经过整理只有12只大熊猫在各时间段都有样品。也就是共收集了1000余份样品,最后用于研究的只有332份。”

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  “过程很长很复杂。功夫不负有心人,我们通过研究发现,大熊猫刚出生时是完全吃奶的,当生长到半岁以后才开始接触竹子,直到1岁左右它的粪便中才能发现竹子。如果大熊猫能降解纤维素,那么1岁以后的大熊猫肠道中降解纤维素的基因数量和菌群数量应该比刚出生时要高,但我们的结果显示这一假设并不成立,而2岁左右的大熊猫肠道中降解半纤维素和淀粉等基因的数量却比刚出生的要多。因此,我们认为大熊猫并不能从竹子纤维素和木质素中获得能量,主要是从半纤维素和淀粉等中获得能量。”张文平说。

  (综合中国青年网、四川新闻网、澎湃新闻网等消息)