無尾熊的育兒、馭食、與禦毒術,你知多少?

■無尾熊長得可愛,讓人眼冒愛心;關於無尾熊的大小事,你了解多少呢?

撰文|駱宛琳

雖說子非無尾熊,安知無尾熊之樂;但子非無尾熊,安知無尾熊之苦呢?久遠前,當澳洲還是歐洲殖民地時,無尾熊之於東半邊的澳洲大陸,大概就像是麻雀之於台灣一樣,到處都可以見到。隨著人口擴張、經濟與文明發展,無尾熊的棲地像許多物種一樣,備受威脅而使得無尾熊族群數量急劇下降。據估計,目前只有大約不到三十三萬隻,棲地也被侷限在東岸靠海岸處。在 1999 年,澳洲通過了《環境保護與生態多樣性保護法案》,將無尾熊列為易受威脅的物種(vulnerable)。也愈來愈多科學家投入跟無尾熊相關的基礎研究,希望在我們更了解無尾熊之後,能夠讓這些毛茸茸又愛睡覺的小可愛,能夠絲毫不用擔心物種滅絕,而繼續日日好眠的高枕無憂。 今年夏天有一篇跟無尾熊有關的論文,藉由研究無尾熊的基因體,發現許多有趣的新知識呢。

現今的無尾熊是澳洲有袋類動物的代表。根據化石遺跡 ,無尾熊科(Phascolarctidae)大概在三千萬到四千萬年前從袋熊科(Vombatidae)中分支出來,之後大概發現 15 到 20 不同「種」的化石。現在我們熟悉的無尾熊是 「Phascolarctos cinereus 」種,在化石證據中,第一次出現大概在三十五萬年前,也是無尾熊科目前僅存的唯一物種。無尾熊像其他有袋類動物一樣,剛生出來的小無尾熊寶寶還沒有完全發育,大概只有大紅豆那麼大,不足半公斤也沒有免疫系統。因此,當無尾熊寶寶賴在媽媽育兒袋裡六、七個月時,完全得依賴母乳提供免疫保護。無尾熊另一個讓人耳熟能詳的特點,就是他們對尤加利樹樹葉的執著。但,尤加利樹樹葉既苦又有毒;無尾熊到底如何能一直吃一直吃,還是能好好的沒啥事呢?

這回,澳洲雪梨 University of Sydney的 Katherine Belov 博士實驗室,和位於昆士蘭 University of the Sunshine Coast 的 Peter Timms 博士實驗室攜手合作,成功定序了無尾熊的基因體,也因此解密了無尾熊的生活習性呢。他們的合作成果,發表在八月份的 Nature Genetics

首先,研究人員對無尾熊分泌母乳相關的基因很感興趣,想要知道無尾熊母乳能夠神乎其技地,把大紅豆一般大小的無尾熊寶寶拉拔長大的秘密武器是什麼。研究人員發現無尾熊母乳相關的基因有四種不同的蛋白(late lactation protein;LLG),而藉由調控這四種不同乳蛋白的表現含量,無尾熊媽媽就可以為無尾熊寶寶,按照發育時程量身制定出最適合他們發育階段的蛋白組成。另外,無尾熊媽媽的母乳相關基因裡,還有另一種有袋類特有的基因 MM1(marsupial milk 1),而且 MM1 基因極度靠近另一種乳蛋白的基因位置VELP(very early lactation protein)。VELP 所編碼的蛋白可厲害了,可以說是有袋類動物的抗菌胜肽。當 VELP 乳蛋白基因在泌乳時期被調控而表現的時候,VELP 所編碼的抗菌胜肽就可以近水樓臺先得月,一起被調控而表現,而讓無尾熊母乳裡面有抗菌武器,好好保護育兒袋裡免疫系統毫無縛雞之力的無尾熊寶寶了。

除了育兒,研究人員也發現無尾熊能夠對駕馭這看似讓「人」毫無食慾,卻讓他們食慾大開的尤加利樹樹葉的秘密。尤加利樹樹葉裡含有的植物二次代謝物(像是酚類化合物、萜烯等)對其他哺乳類動物是毒藥,但卻奈何不了無尾熊。藉由解密無尾熊的基因體序列,研究人員發現這是因為無尾熊悄悄地「加倍」了 CYP (cytochrome P450 monooxygenase)基因家族。CYP 蛋白可以將外來化合物(或是藥物)代謝掉;這些基因不是無尾熊特有,除了動物有,在演化樹上早從植物、到真菌、細菌、甚至病毒身上都可以發現同類基因。不過,無尾熊的獨門祕技是「加倍」了 CYP 基因家族支系中的 CYP2Cs 基因組,裡頭多達有 31 種 CYP 相關蛋白。大量表現的 CYP2Cs 自然讓無尾熊的肝像是鐵打的,而且還是有彩虹一般魔幻顏色的鐵打的;就算是尤加利樹樹葉,也不會讓無尾熊的肝變成黑白。除此之外,無尾熊也擁有超出常態多的苦味味覺受器,這讓無尾熊有著極佳天賦能夠挑出最新鮮(也因此比較不毒)的尤加利樹樹葉。但,所謂天下沒有白吃的午餐;無尾熊靠著 CYP2Cs 的「蛋白海戰術」養成了對尤加利樹葉的馭食術,這也讓許多藥物在無尾熊身上,都因為「咻」一下就被肝臟代謝掉了,而讓無尾熊對藥效無感。像是常用來鎮痛解熱、非類固醇類的抗發炎藥物,因為也是被 CYP2Cs 相關蛋白所代謝,在無尾熊身上就實在是隔靴搔癢。或是像能夠對抗披衣菌感染的抗生素也是藉由同一條代謝途徑,而這讓披衣菌感染一直是威脅無尾熊生存與健康的頭號殺手之一。在瞭解無尾熊基因體的這些好事與壞事後,研究人員可是信心滿滿地能夠將這些知識運用在保護無尾熊族群上呢!

 

原始論文:Johnson RN et al. Adaptation and conservation insights from the koala genome. Nat Genet. 2018 Aug;50(8):1102-1111. doi: 10.1038/s41588-018-0153-5. Epub 2018 Jul 2.

參考資料:Darren J. Burgess. Koala genome insights. Nature Reviews Geneticsvolume 19, page533 (2018)

 

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作者:駱宛琳 美國聖路易華盛頓大學(Washington University in St. Louis)免疫學博士,從事T細胞發育與活化相關的訊息傳導研究。

 

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