Микробиом кишечника большой панды не приспособлен для эффективного переваривания бамбука

Китайские исследователи выяснили, почему большие панды постоянно жуют и едят: бактерии в их кишечнике не относятся к типу, эффективно переваривающему бамбук.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале mBio, у питающейся бамбуком большой панды наблюдается микробиота кишечника, характерная для хищников, с преобладанием бактерий Escherichia/Shigella и Streptococcus.

«В отличие от других травоядных животных, которые успешно эволюционировали и обзавелись анатомически специализированной пищеварительной системой для эффективного расщепления волокнистой растительной массы, большая панда сохранила желудочно-кишечный тракт, типичный для хищников», — заявил ведущий автор исследования Чжихэ Чжан. — «У животных также нет генов для растительных пищеварительных ферментов в собственном геноме. Эта комбинация могла увеличить риск их вымирания».

«Этот результат неожиданный и весьма интересный, поскольку он подразумевает, что микробиота кишечника большой панды, возможно, плохо адаптировалась к её уникальной диете, что ставит панд перед эволюционной дилеммой», — отметил соавтор исследования Сяоянь Пан.

Большие панды эволюционировали от всеядных медведей и перешли на исключительно бамбуковую диету около двух миллионов лет назад. Животные тратят до 14 часов в день, потребляя до 12,5 кг бамбуковых листьев и стеблей, но могут переварить лишь около 17% из них; их фекалии в основном состоят из непереваренных фрагментов бамбука.

Исследование микробиоты

Для оценки микробиоты кишечника панды исследователи использовали метод секвенирования 16S рРНК. Они проанализировали 121 образец фекалий от 45 больших панд (24 взрослых, 16 молодых и 5 неотнятых детёнышей) с Исследовательской базы в Чэнду. Образцы собирали весной, летом и поздней осенью в течение одного года.

• Взрослые и молодые панды съедали не менее 10 кг бамбука и побегов бамбука в день, а также 500–800 г парового хлеба. Общий вес фекалий составлял 10–15 кг в день.
• Детёныши питались только материнским молоком.

Ключевые выводы

Исследователи обнаружили, что, несмотря на диету, у этих больших панд (а также у ранее изученных 16 особей) наблюдается:

• Чрезвычайно низкое разнообразие микробиоты кишечника.
• Общая структура, отличающаяся от микробиоты других травоядных, но схожая с микробиотой хищных и всеядных медведей.
• Отсутствие типичных для травоядных бактерий, разлагающих растения (таких как Ruminococcaceae и Bacteroides).
• Преобладание бактерий Escherichia/Shigella и Streptococcus.

Состав микробиоты кишечника панды также менялся в зависимости от сезона, причём поздняя осень сильно отличалась от весны и лета. Отсутствие побегов бамбука поздней осенью могло быть важным фактором.

Исследовательская группа планирует дальнейшее изучение, чтобы более полно понять функцию микробиоты кишечника панды для её питания и здоровья.