腸道微生物的季節性動態，幫助大熊貓達到營養(yang) 利用最大化（課題組供圖）

　　對人類來說，“高纖低脂”的飲食結構是減肥秘訣。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日淩晨，中國科學院動物研究所魏輔文院士團隊在《Cell Reports》發表進展，從(cong) 保護宏基因組學視角揭示了野生動物食性與(yu) 腸道微生物的互作機製，揭示了大熊貓吃素也能胖嘟嘟的奧秘。

　　吃肉改吃素，腸道裏的微生物同意嗎？

　　大熊貓可不是生來就吃素，它的祖先是不折不扣的食肉動物。在分類學中，它們(men) 被劃入食肉目、熊科。

　　然而經過幾百萬(wan) 年嚴(yan) 酷的生存競爭(zheng) 和自然選擇，大熊貓變得越來越挑食。它們(men) 如今的食譜裏，99%都是竹子。但與(yu) 此同時，它們(men) 的牙齒和消化道還保留著食肉動物的特征。

　　大熊貓是如何用吃肉的腸胃來消化竹子的呢？早在2011年，魏輔文團隊就開創性地將宏基因組測序技術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(yu) 半纖維素，關(guan) 鍵在於(yu) 梭菌類的腸道微生物。

　　2017年，這個(ge) 團隊又發現秦嶺大熊貓“春末夏初吃竹筍，其他季節吃竹葉”的習(xi) 性，可以誘導腸道微生物的季節性動態。2021年，他們(men) 進一步應用多組學方法揭示了大熊貓腸道微生物與(yu) 竹子中次生代謝產(chan) 物的互作機製。

　　至此，研究團隊已經闡明了腸道微生物在大熊貓獨特食性中發揮的重要作用。

　　“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(yang) 代謝等方麵發揮至關(guan) 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(xi) 性，決(jue) 定了它是研究宿主食性與(yu) 腸道微生物共演化的理想模型。”

　　頓頓健身餐？啃竹筍照樣能囤肉！

　　雖然現代人常常“談脂色變”，但對動物來說，脂質其實是機體(ti) 生長發育、繁殖等生命活動必不可少的重要營養(yang) 物質。

　　因此，高纖維、低脂肪的竹子並不是大多數野生動物的理想食物。那麽(me) 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(yang) 的？又是怎麽(me) 長成最重可達180kg的“滾滾”的？

　　為(wei) 解答這個(ge) 問題，研究團隊聯合中國人民解放軍(jun) 陸軍(jun) 軍(jun) 醫大學教授魏泓首次利用糞菌移植方法和無菌小鼠，分別構建了大熊貓食葉季腸菌和食筍季腸菌定植的小鼠模型，結合宏基因組、宏蛋白組、代謝組和轉錄組等多組學方法，研究人員終於(yu) 鎖定了一種關(guan) 鍵的腸道細菌——丁酸梭菌。

　　“我們(men) 發現，在大熊貓以竹筍為(wei) 主要食物的季節，腸道中的丁酸梭菌會(hui) 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(chan) 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(ti) 重顯著增加的現象相匹配，證明食筍期是大熊貓補充能量和營養(yang) 物質的關(guan) 鍵時期。”

　　揭秘分子機製？關(guan) 鍵物質浮出水麵！

　　研究人員在實驗中發現，植入食筍季腸菌的小鼠明顯胖得更快。與(yu) 移植食葉季腸菌的小鼠相比，這些小鼠的生物節律核心基因出現了表達差異，進而影響到動物的磷脂代謝。

　　研究人員分析，這個(ge) 過程可能與(yu) 丁酸鹽的作用密切相關(guan) 。

　　為(wei) 了驗證這一點，研究人員用丁酸鹽飼喂沒有移植外來腸道菌群的小鼠，發現這些小鼠的磷脂合成代謝功能顯著增強，滿足了機體(ti) 對脂質的需求——與(yu) 移植食筍季腸菌的小鼠表現一樣，類似於(yu) 食筍季大熊貓的代謝特征。

　　至此，大熊貓如何充分利用竹子中的營養(yang) 物質，滿足自身的營養(yang) 需求，已經有了合理的解答。

　　“我們(men) 的研究首次建立了珍稀動物糞菌移植小鼠研究模型，探討了大熊貓對高纖維低脂類食物的適應性演化的分子機製，為(wei) 非模式動物與(yu) 其腸道微生物的互作機製研究提供了重要參考，同時也將非模式動物腸道微生物與(yu) 宿主表型之間的關(guan) 聯分析推向了因果關(guan) 係解析。”魏輔文說。

　　論文鏈接：

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

　　來源：中國科學報

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