【繽紛生態】可愛的大熊貓動作慢，原來是因為代謝慢
撰文｜葉綠舒
胖胖的大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）有著黑白兩色的毛外套，加上憨態可掬的動作，真是十分惹人喜歡！筆者曾在加州聖地牙哥旅居三年，當地的動物園有大熊貓，也是人氣動物。每天只開放數小時參觀，往往在幾小時之前，熊貓館便已經大排長龍；幸好筆者並非大熊貓迷，所以每次去都只是「路過」。
由於大熊貓是熊科裡唯一的素食者，牠與眾不同的生活形態，使得牠在過去曾被歸類為熊科（Ursidae）、浣熊科（Procyonidae）、熊貓科（Ailuridae），最後才被劃為熊科、貓熊屬。大熊貓99%的食物是竹子，其他1%則是蜂蜜、蛋、魚、蕃薯、樹葉、柑橘類以及香蕉等（參1）。根據研究，大熊貓大約七百萬年前開始嘗試竹子的滋味，雖然不是「一試成主顧」，但是到了兩百四十萬到兩百萬年前，大熊貓就成了竹子的鐵粉。
但是科學家們發現，大熊貓實在是吃得也太多了。牠每天要花十四個小時吃東西，吃進十二點五公斤的食物。吃那麼多，怎麼不會胖呢？研究發現，雖然吃這麼多，但是大熊貓只能從中得到20%的養分（參2）。也就難怪要吃那麼多了！
不過，科學家們更好奇的事情是：如果大熊貓能夠如牛、羊那樣的消化食物的話，其實牠就不用整天吃個不停、吃那麼多。說到底，大熊貓不是已經吃了幾百萬年的竹子了嗎？
研究結果發現，其實大熊貓還挺慘的，雖然已經啃了幾百萬年的竹子，但是牠沒有牛的四個胃、也沒有其他食草類的長長的前腸（foregut）或後腸（hindgut），讓纖維素可以在消化道中停留久一點好讓腸內菌進行發酵作用；而且牠也不會製造消化纖維素的酵素（參3）。
不過，提到腸內菌，就讓科學家們不由得想：會不會牠的腸子雖然短，但是有一群「地表最佳組合」的腸內菌，所以一點都不用擔心消化問題呢？
結果也不是。科學家們在大熊貓腸子裡找到了厚壁菌門（Firmicutes）與變形菌門（Proteobacteria）的菌，這兩大類就幾乎佔了99%大熊貓的腸內菌。分析這些菌的種類，發現最多的是大腸桿菌屬/志賀菌屬（Echerichia/Shigella）、克雷白氏菌屬（Klebsiella）以及鏈球菌屬（Streptococcus）等。至於食草類腸道中常見的細菌，如Bacteroidales、梭狀芽胞桿菌綱（Clostridiales）、纖維桿菌門（Fibrobacterales）以及螺旋體門（Spirochaetales）等，在大熊貓腸內都很少或甚至沒有（參3）。
所以，所有的研究成果都指向：大熊貓吃得多、消化吸收得少；但是算一算，即使吃那麼多，以牠的體型來看，其實還是不夠。那麼，到底大熊貓怎麼活下來的呢？
結合了蘇格蘭與中國的一群學者所組成的研究團隊發現，原來大熊貓吸收那麼少還能活下來的原因是：與同樣大小的哺乳動物相比，他們的器官比較小（參4）。我們身體的器官，並不是每一個都消耗一樣的能量：最耗能的器官包括了肝、腦、腎以及心臟。結果，大熊貓的腦，只有同樣大小的哺乳動物的82.5%，肝則只有62.8%，腎則是74.5%。
另外，大熊貓的靜息代謝率（resting metabolic rate）也低（比冬眠的黑熊還低），而這麼低的靜息代謝率是因為，大熊貓分泌的甲狀腺素比其他哺乳動物少。T4只有46.9%，T3也只有64%。這麼低的甲狀腺素分泌，是因為大熊貓體內負責合成甲狀腺素的基因之一，稱為DUOX2（dual oxidase 2），已經因為突變而失去功能；於是所有的大熊貓都變成「甲狀腺功能低下」（hypothyroidism）了。
或許是因為甲狀腺功能低下，研究團隊觀察，圈養的大熊貓只有33%的時間在活動；野生的大熊貓，因為要找食物，活動的時間稍微高一點，大約是49%。但是他們走動的速度真的很慢！找食物或吃東西時，移動的速度大約是每小時15.5公尺（天啊...），而不找食物的時候快一點，大概是每小時26.9公尺。
因此，大熊貓跟同樣大小的哺乳動物相比，每天消耗的能量只有他們的37.7%（圈養）或45%（野生）。這樣低的能量消耗，大概跟三趾樹懶差不多，比無尾熊和針鼴都低呢！
所以，真的是萬事萬物都有它的道理在！既然無法從食物中取得足夠的養分，就演化出使用更少的養分，來解決生存的困境；想想真的是非常有意思呢！
參考文獻：
1. Zhang J. et. al., 2010. Pseudogenization of the umami taste receptor gene Tas1r1 in the giant panda coincided with its dietary switch to bamboo. Mol. Biol. Evol. 27(12):2669-2673.
2. Zheng Y., Zhong Y. et. al., 2011. Why does the giant panda eat bamboo? A comparative analysis of appetite-reward-related genes among mammals. PLoS ONE. 6(7):e22602.doi:10.1371/journal.pone.0022602
3. Zhang Z. et. al., 2015. The bamboo-eating giant panda harbors a carnivore-like gut microbiota, with excessive seasonal variations. mBio. 6(3):e00022-15. doi:10.1128/mBio.00022-15.
4. Wei F. et. al., 2015. Exceptionally low daily energy expenditure in the bamboo-eating giant panda. Science. 349(6244):171-174.
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作者：葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。
