熊猫食性与进化的宏基因组研究

竹食性熊猫的肠道中含有高比例的假单孢菌属细菌，与典型的食草哺乳类动物相比，竹食性熊猫的肠道中显著富集编码与氰化物降解相关的酶类（如，硫氰酸酶）的基因，这可能与竹食性熊猫的特殊食性相关。结合与形态学及基因组特征相关的适应性变化，表明竹食性熊猫已发展出一些适应其竹食性的共同特征。

采用宏基因组的方法，对竹食性的大熊猫和植食性的麋鹿肠道微生态进行了研究，发现熊猫摄食的植物（竹类）与一般植食动物如麋鹿等摄食的植物相比，其次生代谢物含量丰富，且氰化物含量要相比于其他植物高出很多（下图）。

宏基因组研究发现，竹食性的熊猫，肠道中有一些共同的微生物类群。其中变形菌Proteobacteria是最常见的共有物种之一，其在竹食性熊猫肠道的丰度显著高于麋鹿肠道中的丰度。另一类共有微生物假单胞菌Pseudomonadaceae的丰度也较高（下图）。

结合39例已公开发表的其他物种数据（7例食肉类CAR；11个杂食类OM；21个食草类HE）分析，证实了上述结论（下图）。不难发现，虽然大熊猫和红熊猫在系统进化中所处的位置不同，但作为竹食性熊猫，他们的肠道菌种中假单胞菌的丰度相对其他物种都较高（A），且竹食性熊猫的肠道菌群有别于其他物种（B）。

对肠道菌群进行功能注释，发现竹食性熊猫的肠道中富集了编码参与氰化物降解解毒的相关酶类的假设基因，如硫代硫酸盐TST/3-巯基丙酮酸硫酸转移酶基因（glpE, TST gene, MPST gene, and sseA）丰度显著高于其他物种（A）,而这些基因大部分来自于假单胞菌Pseudomonadaceae（B，C）。

研究中发现，大部分氰化物解毒相关基因主要来自于五个科的微生物（Pseudomonadaceae, Enterobacteriaceae, Comamonadaceae, Oxalo- bacteraceae, and Clostridiaceae），对267个已报道的上述5类微生物基因组进行注释均发现氰化物解毒相关基因的富集。其中，大熊猫和红熊猫的肠道菌中解毒基因显著富集（下图）。

尤其假单胞菌科物种中假定氰化物化合物降解酶类的高酶促能力，有助于理解竹食性熊猫饮食驱动的肠道微生物群落构成。