ジャイアントパンダ：毎日「ダイエット食」を食べているのに、なぜまだ太っているのか？

人間にとって、「高繊維、低脂肪」の食事は減量の秘訣です。しかし、そんな「ダイエット食」を毎日食べても、太って丸くなる動物がいます。誰だ？

北京時間1月19日、中国科学院動物研究所の魏福文院長らの研究チームは、保全メタゲノミクスの観点から野生動物の食生活と腸内微生物の相互作用メカニズムを明らかにし、ジャイアントパンダが菜食でも太り続けることができる謎を解明する研究成果をCell Reportsに発表した。

ジャイアントパンダ：私はベジタリアンとして生まれたわけではない

分類学上、ジャイアントパンダは食肉目クマ科に分類されます。しかし、何百万年にもわたる激しい競争と自然淘汰を経て、ジャイアントパンダはますます好き嫌いが激しくなっていった。

現在、彼らの食事の99%は竹で構成されています。

しかし同時に、彼らの歯と消化管は依然として肉食動物の特徴を保持しています。

腸内細菌の季節的変化がジャイアントパンダの栄養素利用を最大化させる

（写真は研究チーム提供）

ジャイアントパンダは肉食性の胃でどうやって竹を消化するのでしょうか？魏福文氏のチームは、2011年に早くも、野生動物の腸内微生物叢の研究にメタゲノム配列解析技術を応用する先駆者となり、竹に含まれるセルロースとヘミセルロースを消化するジャイアントパンダの能力の鍵は、クロストリジウム科の腸内微生物にあることを証明した。

2017年、研究チームは秦嶺ジャイアントパンダが「晩春から初夏にかけてタケノコを食べ、他の季節には竹の葉を食べる」という習性が、腸内微生物の季節的動態を誘発する可能性があることを発見した。

2021年に、研究チームはさらにマルチオミクス手法を適用し、ジャイアントパンダの腸内微生物と竹の二次代謝産物との相互作用メカニズムを明らかにしました。

「食物は動物の腸内細菌の構成と機能に影響を与え、腸内細菌は動物の食生活への適応と栄養代謝に重要な役割を果たす」と、論文の共同責任著者の一人で中国科学院の院士である魏福文氏は述べた。「ジャイアントパンダの特殊な習性は、宿主の食習慣と腸内細菌の共進化を研究するための理想的なモデルとなっている。」

成都繁殖基地のジャイアントパンダ。

画像出典: Tuchong Creative

タケノコを食べれば肉を保存できる

実は、動物にとって脂質は成長、発達、生殖などの生命活動に欠かせない重要な栄養素なのです。したがって、高繊維、低脂肪の竹は、ほとんどの野生動物にとって理想的な食物ではありません。

では、ジャイアントパンダはどのようにして毎日竹を食べることで成長活動に必要なエネルギーと栄養を維持しているのでしょうか?体重が180キロにもなる丸い生き物にどうやって成長したのでしょうか？

1つ目は、噛む力が強いことです。ジャイアントパンダは肉食動物に分類されます。長い進化の過程で、切歯は肉食動物の筋肉を引き裂いたり腱を切ったりする能力を失ったが、後ろの臼歯と同じくらいの幅になり、歯根はより硬く安定している。強い歯と強力な咀嚼筋は、ふっくらとした頬を与えるだけでなく、食事中に竹を握ったりすりつぶしたりするのにも適しています。

画像出典: Tuchong Creative

第二に、ジャイアントパンダは腸が短いため消化が難しいかもしれませんが、口腔粘膜、舌粘膜固有層、食道に粘液腺が分布しています。豊富な腸腺に加えて、杯細胞も多数存在します。これらの腺の分泌物は、一方では消化管の粘膜表面を粗い竹による損傷から保護し、他方では潤滑剤として作用して粗い竹のスムーズな通過を促進します。

さらに、ジャイアントパンダの小腸は比較的厚い筋肉層を持ち、強力な蠕動運動を可能にして、食べ物を効率的に消化、吸収、輸送する能力を備えています。メタゲノム研究では、ジャイアントパンダの腸内細菌叢には、植物のセルロースを消化できるクロストリジウムやβ-グルコシダーゼなどの物質が豊富に含まれており、竹のセルロースの消化にも役立つことも判明した。

研究チームは、中国人民解放軍陸軍医科大学の魏洪教授と共同で、初めて糞便微生物移植と無菌マウスを使用し、それぞれパンダの葉を食べる腸内細菌とタケノコを食べる腸内細菌が定着したマウスモデルを構築した。研究者らは、メタゲノミクス、メタプロテオミクス、メタボロミクス、トランスクリプトミクスなどのマルチオミクス手法を組み合わせて、最終的に重要な腸内細菌であるクロストリジウム・ブチリカムを特定した。

「竹の子を主食とするジャイアントパンダの腸内には酪酸菌がより多く存在することが判明した。これにより、ジャイアントパンダは竹の子に含まれる粗繊維をより完全に消化し、より多くの酪酸を生成することができる」と、論文の共同筆頭著者で中国科学院動物研究所の助手研究員である黄光平氏は述べた。「これは、ジャイアントパンダがタケノコを食べる時期に体重が大幅に増加するという現象と一致しており、タケノコを食べる時期がジャイアントパンダにとってエネルギーと栄養を補給する重要な時期であることを証明しています。」