大熊貓研究意義大
身為土生土長的加國(多倫多)華人,我為有機會研究多倫多動物園的大熊貓而深感興奮;身為卡加里大學畢業生(學士和碩士學位),我也為兩隻大熊貓在數年後,將被送到卡加里動物園而高興;身為微生物學家,我非常有興趣找出幫助大熊貓消化食物的微生物;身為生物學家,我一直為動物(包括大熊貓在內)和牠們的多樣性著迷。當我發現每種動物跟其棲息地的配合都是那麼獨特時,我感到驚異-神的創造實在奇妙莫測。這也驅使我不斷尋根究底。
須靠胃裡的細菌幫助消化
我跟密西西比州立大學的 Dr. Ashli Brown 共同進行一項研究,尋找與大熊貓有關連的細菌。大熊貓相當有趣,牠們以前是食肉動物(carnivores),之後轉變飲食習慣,只吃植物(竹子)。基於其胃部的生理構造並非用來消化植物,因此,牠們消化竹子的情形不大理想;亦由於這個原因,牠們所吃的竹子數量,比以其體形預計的更多。大熊貓(野生及圈養)瀕危的其中一個主要原因,是牠們不容易自然繁殖。我們認為,大熊貓難以繁衍的原因很多,或許跟牠們的飲食有關。為此,我們正著手研究大熊貓胃部的細菌,因為像大熊貓這類動物,自己根本無法消化植物,必須靠胃裡的細菌來幫助消化和獲取植物內的糖份。
有關其他動物的最新研究顯示,飲食和消化跟動物的整體健康,息息相關,甚或會影響牠們的繁殖能力。現時,我們其中的一項挑戰,是北美可供研究的大熊貓數目,實在寥寥可數。
從糞便樣本瞭解消化情況
我們跟美國擁有大熊貓的四個動物園-孟菲斯動物園(Memphis Zoo)、聖地亞哥動物園(San Diego Zoo)、亞特蘭大動物園(Atlanta Zoo)和華盛頓國家動物園(National Zoo)合作。基本上,我們收集了四對大熊貓的糞便樣本,經分析後就知道當中存在著哪一種細菌,以及牠們消化竹子的情況,從中有助我們瞭解大熊貓如何消化竹子。多倫多動物園的兩只大熊貓,亦可成為我們的研究對象,現正聯絡有關人士,希望取得牠們的糞便樣本。由於大毛和二順吃的竹子來自孟菲斯動物園,因此,現時共有四隻大熊貓進食同一種類及來源的竹子,藉此便可得知牠們的消化是如何運作。大毛和二順的出現,令我們實驗室整個團隊都雀躍不已。
研究大熊貓帶來種種益處
在保育研究的領域裡,大熊貓被視為最大的「傘護種」(umbrella species)之一,意即是為牠們進行的研究,可使大多數的其他動物直接受惠。明確地說,大熊貓研究所包含的,不單是有關生物體(organism)的生物訊息,還有保護大熊貓棲息地的生態環境(中國竹林)。換言之,除了保護竹林外,也保護了大量住在該棲息地的動物,即是保存了生物的多樣性。鑑於人類有破壞環境的傾向(請看亞瑪遜雨林),保護像中國竹林的生態環境,乃是大熊貓保育研究的直接成果。
由於人們對大熊貓著迷,這不但可以提高他們的保育意識,而且各方還願意捐款作研究之用;更何況大熊貓的研究,對其他動物也有著多方面的意義,一舉多得,魅力熊貓居功至偉。
幫助大熊貓消化的微生物
我們的工作之一,是找出幫助大熊貓消化食物的微生物。實際上,所有食草動物(herbivores)都有賴胃裡的細菌來消化食物,牛便是最佳的例子之一。假如我們能找到像大熊貓般的哺乳類動物,如何運用胃裡的細菌來消化食物,得出的結果和啟發亦會適用於其他動物(如牛),或其他瀕危的動物身上。我們也開始看到,細菌在人類生物學的重要作用,包括有助消化、保護人體不被感染等。有關大熊貓的細菌研究所得,或可為人類(同是哺乳類動物)應用方面提供見解。
熊貓或可提供有用的細菌,讓人類應用作為生物燃料(biofuel)。竹子是纖維素(cellulose)的豐富來源,若可推究出如何分解這碳(carbon)源成為簡單的糖,則有助製造如乙醇(ethanol)的生物燃料。熊貓能夠消化竹子,牠們胃裡的細菌理應可以把纖維素分解成簡單的糖。我們若因應這個目的,將這些細菌及其酵素(enzymes)連繫,定能為社會的工業作出貢獻。人類動物跟細菌互起作用
細菌在動物生物學中,佔了一個重要的席位;長遠來說,研究這些細菌對我們是很有用的。例如,我們的實驗室也在研究牛胃裡的細菌,希望改進牛消化飼料的能力,以及增加牛奶產量。直至如今,最大的發現,是已經找到可以由植物轉化為乙醇的細菌,這種生物燃料能降低我們對化石燃料(如石油)的倚賴。我們正著力分辨出,哪種酵素可以幫助這個過程,因為在工業層面上,這是對生產生物燃料甚具潛力的貢獻。
雖然,進行中的大熊貓研究仍屬初期階段,我們卻希望能夠瞭解到牠們胃裡的細菌,如何能把竹子(最堅硬和最強壯的植物之一)分解。此外,我們同樣希望能夠明白,消化如何影響牠們的生理狀況,因為這會直接影響其繁殖能力。大體上,研究幫助消化的胃細菌,對一般動物和人類確有著深遠的意義。現在我們也開始發現,細菌在多方面對人類的影響(如疾病和感染)。利用大熊貓和牛等動物作為研究對象,不單能為一般腸道的微生物提供見解,同時還可為對農業有利的動物及瀕危動物作出貢獻。
原文:孫丹晞博士(Dr. Garret Suen)(威斯康辛大學麥迪遜分校細菌學系助理教授)翻譯:寶莉