對人類來說，“高纖低脂”的飲食結(jié)構(gòu)是減肥秘訣。但有一種動物，每天都吃這樣的“減肥餐”，卻依舊長得胖乎乎、圓滾滾，這是誰呢?

北京時間1月19日，中國科學院動物研究所魏輔文院士團隊在《細胞報告》發(fā)表進展，從保護宏基因組學視角揭示了野生動物食性與腸道微生物的互作機制，揭開了大熊貓吃素也能胖嘟嘟的奧秘。

大熊貓：我可不是生來就吃素

在分類學中，大熊貓被劃入食肉目、熊科。然而經(jīng)過幾百萬年嚴酷的生存競爭和自然選擇，大熊貓變得越來越挑食。

如今它們的食譜里，99%都是竹子。

但與此同時，它們的牙齒和消化道還保留著食肉動物的特征。

腸道微生物的季節(jié)性動態(tài)，幫助大熊貓達到營養(yǎng)利用最大化

大熊貓是如何用吃肉的腸胃來消化竹子的呢?早在2011年，魏輔文團隊就開創(chuàng)性地將宏基因組測序技術(shù)應用到野生動物腸道微生物組研究中，證明大熊貓之所以能消化竹子中的纖維素與半纖維素，關(guān)鍵在于梭菌類的腸道微生物。

2017年，該團隊又發(fā)現(xiàn)秦嶺大熊貓“春末夏初吃竹筍，其他季節(jié)吃竹葉”的習性，可以誘導腸道微生物的季節(jié)性動態(tài)。

2021年，他們進一步應用多組學方法揭示了大熊貓腸道微生物與竹子中次生代謝產(chǎn)物的互作機制。

“食物影響著動物腸道微生物的組成和功能，反過來，腸道微生物又對動物的食性適應及營養(yǎng)代謝等方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。”論文共同通訊作者之一、中國科學院院士魏輔文說，“而大熊貓的特殊習性，決定了它是研究宿主食性與腸道微生物共演化的理想模型。”

啃竹筍照樣能囤肉

對動物來說，脂質(zhì)其實是機體生長發(fā)育、繁殖等生命活動必不可少的重要營養(yǎng)物質(zhì)。因此，高纖維、低脂肪的竹子并不是大多數(shù)野生動物的理想食物。

那么大熊貓是如何依靠頓頓吃竹子維持生長活動所需的能量和營養(yǎng)的?又是怎么長成最重可達180千克的“圓滾滾”的?

首先是強大的咀嚼力。大熊貓在分類上屬于食肉目動物，在漫長發(fā)育中，它的裂齒雖然已經(jīng)喪失了食肉類動物的撕裂肌肉和切割筋腱的能力，但變得與后面的臼齒一樣寬大，因此它的齒根更加堅硬和穩(wěn)固。強壯的牙齒配合強大的咀嚼肌不僅賦予了滾滾圓圓胖胖的臉頰，還適于在進食中壓榨與研磨竹子。

圖片來源：圖蟲創(chuàng)意

其次，雖然大熊貓的腸道較短，可能導致其不好消化，但是口腔黏膜、舌固有膜、食道中分布有黏液腺，上面除了有豐富腸腺外還有許多杯狀細胞，這些腺體的分泌物一方面可以保護消化道黏面不受粗糙的竹子損傷，另一方面有利于這些粗糙的竹子順利地通過，起到潤滑劑的作用。

此外，大熊貓的小腸肌肉層比較厚，可以強有力地進行蠕動，這樣能提供高效消化、吸收和運送食物的能力。宏基因組學研究還發(fā)現(xiàn)，大熊貓腸道菌群富含能消化植物纖維素的梭菌、β-葡萄糖苷酶等物質(zhì)，它們也可以協(xié)助消化竹子中的纖維素。

研究團隊聯(lián)合中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學教授魏泓首次利用糞菌移植方法和無菌小鼠，分別構(gòu)建了大熊貓食葉季腸菌和食筍季腸菌定植的小鼠模型，結(jié)合宏基因組、宏蛋白組、代謝組和轉(zhuǎn)錄組等多組學方法，研究人員終于鎖定了一種關(guān)鍵的腸道細菌——丁酸梭菌。

“我們發(fā)現(xiàn)，在大熊貓以竹筍為主要食物的季節(jié)，腸道中的丁酸梭菌會更加富集。這讓大熊貓對竹筍中的粗纖維降解消化更加充分，產(chǎn)生了更多的丁酸鹽。”論文共同第一作者、中國科學院動物研究所助理研究員黃廣平說，“這跟大熊貓在食筍期體重顯著增加的現(xiàn)象相匹配，證明食筍期是大熊貓補充能量和營養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)鍵時期。”

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