Großer Panda: Warum sind sie immer noch dick, obwohl sie jeden Tag „Diätmahlzeiten“ zu sich nehmen?

Für den Menschen ist eine ballaststoffreiche, fettarme Ernährung das Geheimnis der Gewichtsabnahme. Doch es gibt ein Tier, das täglich solche „Diätmahlzeiten“ frisst und trotzdem dick und rund wird. Wer ist es?

Am 19. Januar Pekinger Zeit veröffentlichte das Team um Akademiemitglied Wei Fuwen vom Zoologischen Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen Fortschrittsbericht in Cell Reports. Darin wurden die Wechselwirkungsmechanismen zwischen der Ernährung von Wildtieren und Darmmikroorganismen aus der Perspektive der Naturschutz-Metagenomik enthüllt und das Geheimnis gelüftet, wie Große Pandas selbst bei vegetarischer Ernährung rundlich bleiben können.

Großer Panda: Ich bin nicht als Vegetarier geboren

In der Taxonomie werden Große Pandas in die Ordnung Carnivora und die Familie Ursidae eingeteilt. Doch nach Millionen von Jahren erbitterter Konkurrenz und natürlicher Selektion sind Große Pandas immer wählerischer geworden, was ihre Essgewohnheiten angeht.

Heute besteht ihre Ernährung zu 99 % aus Bambus.

Gleichzeitig weisen ihre Zähne und ihr Verdauungstrakt noch immer die Merkmale von Fleischfressern auf.

Saisonale Dynamik der Darmmikroben hilft Großen Pandas, Nährstoffe optimal zu nutzen

(Foto vom Forschungsteam bereitgestellt)

Wie verdauen Große Pandas Bambus mit ihren fleischfressenden Mägen? Bereits im Jahr 2011 leistete Wei Fuwens Team Pionierarbeit bei der Anwendung der metagenomischen Sequenzierungstechnologie zur Untersuchung des Darmmikrobioms von Wildtieren und bewies, dass der Schlüssel zur Fähigkeit des Großen Pandas, Zellulose und Hemizellulose in Bambus zu verdauen, in den Darmmikroorganismen der Clostridium-Familie liegt.

Im Jahr 2017 entdeckte das Team, dass die Angewohnheit des Qinling-Großen Pandas, „im späten Frühling und frühen Sommer Bambussprossen und in anderen Jahreszeiten Bambusblätter zu fressen“, die saisonale Dynamik der Darmmikroorganismen beeinflussen kann.

Im Jahr 2021 wandten sie darüber hinaus Multi-Omics-Methoden an, um den Interaktionsmechanismus zwischen Mikroorganismen im Darm des Großen Pandas und sekundären Metaboliten im Bambus aufzudecken.

„Die Nahrung beeinflusst die Zusammensetzung und Funktion der Darmmikroben eines Tieres, und im Gegenzug spielen die Darmmikroben eine entscheidende Rolle bei der Nahrungsanpassung und dem Nährstoffstoffwechsel des Tieres“, sagte Wei Fuwen, einer der Mitautoren des Artikels und Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften . „Die besonderen Gewohnheiten des Großen Pandas machen ihn zu einem idealen Modell für die Untersuchung der Koevolution der Ernährungsgewohnheiten und Darmmikroben des Wirts.“

Große Pandas in der Zuchtstation Chengdu.

Bildquelle: Tuchong Creative

Sie können immer noch Fleisch aufbewahren, indem Sie Bambussprossen essen

Für Tiere sind Lipide tatsächlich wichtige Nährstoffe, die für Lebensfunktionen wie Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung unerlässlich sind. Daher ist ballaststoffreicher, fettarmer Bambus für die meisten Wildtiere kein ideales Futter.

Wie können Große Pandas also darauf angewiesen sein, täglich Bambus zu fressen, um die Energie und Nährstoffe zu erhalten, die sie für ihr Wachstum brauchen? Wie konnte aus ihm ein rundes Wesen werden, das bis zu 180 Kilogramm wiegen kann?

Das erste ist die starke Kaukraft. Der Große Panda wird als Fleischfresser eingestuft. Während seiner langen Entwicklung haben seine Schneidezähne zwar die Fähigkeit verloren, Muskeln zu zerreißen und Sehnen von Fleischfressern zu durchtrennen, sind aber so breit geworden wie die Backenzähne im hinteren Bereich, sodass seine Zahnwurzeln härter und stabiler sind. Starke Zähne und eine kräftige Kaumuskulatur sorgen nicht nur für pausbäckige Wangen, sondern eignen sich auch zum Quetschen und Zermahlen des Bambus beim Essen.

Bildquelle: Tuchong Creative

Zweitens: Obwohl der Große Panda einen kurzen Darm hat, der die Verdauung erschweren kann, gibt es in der Mundschleimhaut, der Zungenlamina und der Speiseröhre verteilte Schleimdrüsen. Neben zahlreichen Darmdrüsen sind auch viele Becherzellen vorhanden. Die Sekrete dieser Drüsen können einerseits die Schleimhautoberfläche des Verdauungstrakts vor Schäden durch rauen Bambus schützen und andererseits den reibungslosen Durchgang dieser rauen Bambusarten erleichtern, indem sie als Schmiermittel wirken.

Darüber hinaus verfügt der Dünndarm des Großen Pandas über eine relativ dicke Muskelschicht, die eine kräftige Peristaltik ermöglicht und so die Fähigkeit zur effizienten Verdauung, Aufnahme und zum Transport der Nahrung gewährleistet. Metagenomische Studien haben außerdem ergeben, dass die Darmflora des Großen Pandas reich an Substanzen wie Clostridium und β-Glucosidase ist, die pflanzliche Zellulose verdauen können und auch bei der Verdauung von Zellulose im Bambus helfen können.

Das Forschungsteam verwendete in Zusammenarbeit mit Professor Wei Hong von der Army Medical University der chinesischen Volksbefreiungsarmee erstmals eine Stuhlmikrobiota-Transplantation und keimfreie Mäuse, um Mausmodelle zu konstruieren, die mit blätterfressenden Enterobacteriaceae des Großen Pandas bzw. bambussprossenfressenden Enterobacteriaceae besiedelt waren. Durch die Kombination von Multi-Omics-Methoden wie Metagenomik, Metaproteomik, Metabolomik und Transkriptomik gelang es den Forschern schließlich, ein wichtiges Darmbakterium zu identifizieren: Clostridium butyricum.

„Wir haben festgestellt, dass Clostridium butyricum im Darm von Großen Pandas häufiger vorkommt, wenn Bambussprossen ihre Hauptnahrung sind. Dadurch können Große Pandas die Rohfasern in Bambussprossen besser verdauen und mehr Butyrat produzieren“, sagte Huang Guangping, einer der Erstautoren der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zoologischen Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. „Dies passt zu dem Phänomen, dass Große Pandas während der Bambussprossen-Fressperiode deutlich an Gewicht zunehmen, was beweist, dass die Bambussprossen-Fressperiode für Große Pandas eine kritische Zeit ist, um Energie und Nährstoffe wieder aufzufüllen.“

Zugehörige Papierinformationen:

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

Umfassende Quellen: China Science Daily, Science Press, Interface News usw.