大熊貓基因組測序,解釋為何愛吃竹子

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廣受喜愛的、啃食竹子的大熊貓 (Ailuropoda melanoleuca) 背後的遺傳機制是什麼?

一個由 120 多名研究人員組成的國際團隊現已完成了這種珍稀熊類動物的基因組測序。 這是第一個完全依賴短讀下一代測序技術的基因組專案,並且熊貓的序列是熊科動物中的第一個,也是食肉目動物中的第二個(在犬科動物之後)被解碼的成員,研究人員報告說。 該研究結果於週日線上發表在《自然》雜誌上(《大眾科學》是自然出版集團的一部分)。


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長期以來,大熊貓一直是生物學上的一個奇特之處,部分原因是它們嚴格的竹子飲食和低繁殖率。 但隨著人類發展的擴張,瀕危熊貓的數量已經減少——估計野生個體數量已降至 2,500 至 3,000 只,因此更多地瞭解是什麼讓這些動物如此運作可能對保護工作至關重要。

事實上,這項研究從中國成都繁育中心一隻三歲雌性熊貓的基因中收集到的新的基因見解,已經回答了一些老問題。 透過解析參與消化過程的基因,研究人員發現,“熊貓可能擁有肉食性消化系統所需的所有必要組成部分”,論文作者寫道,這一發現與其在食肉目和熊科動物中的地位相符。 因此,“熊貓的竹子飲食不太可能由其自身的遺傳組成決定,而可能更多地依賴於其腸道微生物群”進行消化,他們總結道。

那麼,是什麼可能會吸引一個潛在的食肉動物忠實地吞食如此富含纖維的食物呢? 研究人員發現,這可能是一個口味問題。 鮮味是一種不太為人所知的風味,它在一種常見的氨基酸(穀氨酸)中被品嚐到,在多種 T1R 基因的存在下得到輔助。 在熊貓的基因圖譜中,T1R1 基因似乎不起作用,“這可能會阻止熊貓表達功能性鮮味受體”,作者寫道。 因此,大熊貓可能不與其他食肉動物一樣喜歡肉類、高蛋白的食物。

儘管在消化部門的研究取得了成功,然而,新的基因圖譜覆蓋了大約 94% 的熊貓基因組,但尚未解釋該物種的低繁殖率。

透過將熊貓基因組與人類的基因組進行比較,研究人員還能夠一窺進化過程。 例如,他們發現,可能早期從熊科動物主系分離出來的熊貓,其分化率低於狗。 進一步瞭解更多哺乳動物也應有助於更好地理解人類基因組。

圖片由 Zhihe Zhang 提供

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