大熊猫：“”顿顿“减肥餐”，为啥还是胖？

对人类来说，“高纤低脂”的饮食结构是减肥秘诀。但有一种动物，每天都吃这样的“减肥餐”，却依旧长得胖乎乎、圆滚滚，这是谁呢？

北京时间1月19日，中国科学院动物研究所魏辅文院士团队在《细胞报告》发表进展，从保护宏基因组学视角揭示了野生动物食性与肠道微生物的互作机制，揭开了大熊猫吃素也能胖嘟嘟的奥秘。

大熊猫：我可不是生来就吃素

在分类学中，大熊猫被划入食肉目、熊科。然而经过几百万年严酷的生存竞争和自然选择，大熊猫变得越来越挑食。

如今它们的食谱里，99%都是竹子。

但与此同时，它们的牙齿和消化道还保留着食肉动物的特征。

肠道微生物的季节性动态，帮助大熊猫达到营养利用最大化

（课题组供图）

大熊猫是如何用吃肉的肠胃来消化竹子的呢？早在2011年，魏辅文团队就开创性地将宏基因组测序技术应用到野生动物肠道微生物组研究中，证明大熊猫之所以能消化竹子中的纤维素与半纤维素，关键在于梭菌类的肠道微生物。

2017年，该团队又发现秦岭大熊猫“春末夏初吃竹笋，其他季节吃竹叶”的习性，可以诱导肠道微生物的季节性动态。

2021年，他们进一步应用多组学方法揭示了大熊猫肠道微生物与竹子中次生代谢产物的互作机制。

“食物影响着动物肠道微生物的组成和功能，反过来，肠道微生物又对动物的食性适应及营养代谢等方面发挥至关重要的作用。”论文共同通讯作者之一、中国科学院院士魏辅文说，“而大熊猫的特殊习性，决定了它是研究宿主食性与肠道微生物共演化的理想模型。”

成都繁育基地里的大熊猫。

图片来源：图虫创意

啃竹笋照样能囤肉

对动物来说，脂质其实是机体生长发育、繁殖等生命活动必不可少的重要营养物质。因此，高纤维、低脂肪的竹子并不是大多数野生动物的理想食物。

那么大熊猫是如何依靠顿顿吃竹子维持生长活动所需的能量和营养的？又是怎么长成最重可达180千克的“圆滚滚”的？

首先是强大的咀嚼力。大熊猫在分类上属于食肉目动物，在漫长发育中，它的裂齿虽然已经丧失了食肉类动物的撕裂肌肉和切割筋腱的能力，但变得与后面的臼齿一样宽大，因此它的齿根更加坚硬和稳固。强壮的牙齿配合强大的咀嚼肌不仅赋予了滚滚圆圆胖胖的脸颊，还适于在进食中压榨与研磨竹子。

图片来源：图虫创意

其次，虽然大熊猫的肠道较短，可能导致其不好消化，但是口腔黏膜、舌固有膜、食道中分布有黏液腺，上面除了有丰富肠腺外还有许多杯状细胞，这些腺体的分泌物一方面可以保护消化道黏面不受粗糙的竹子损伤，另一方面有利于这些粗糙的竹子顺利地通过，起到润滑剂的作用。

此外，大熊猫的小肠肌肉层比较厚，可以强有力地进行蠕动，这样能提供高效消化、吸收和运送食物的能力。宏基因组学研究还发现，大熊猫肠道菌群富含能消化植物纤维素的梭菌、β-葡萄糖苷酶等物质，它们也可以协助消化竹子中的纤维素。

研究团队联合中国人民解放军陆军军医大学教授魏泓首次利用粪菌移植方法和无菌小鼠，分别构建了大熊猫食叶季肠菌和食笋季肠菌定植的小鼠模型，结合宏基因组、宏蛋白组、代谢组和转录组等多组学方法，研究人员终于锁定了一种关键的肠道细菌——丁酸梭菌。

“我们发现，在大熊猫以竹笋为主要食物的季节，肠道中的丁酸梭菌会更加富集。这让大熊猫对竹笋中的粗纤维降解消化更加充分，产生了更多的丁酸盐。”论文共同第一作者、中国科学院动物研究所助理研究员黄广平说，“这跟大熊猫在食笋期体重显著增加的现象相匹配，证明食笋期是大熊猫补充能量和营养物质的关键时期。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.110203

综合来源：中国科学报、科学出版社、界面新闻等