19-Oct-11 - Microbes help giant pandas overcome meat-eating heritage (Microbios ayudan al Panda a superar su herencia carnívora)

 Artículo en Español e Inglés
(Spanish & English article) 
English article
Giant Pandas don't digest bamboo by themselves. Microorganisms in their guts may help the endangered animals to subsist on plants despite a gut that is better suited to eating meat,
finds an analysis published this week in the Proceedings of the National Academy of Sciences.

Pandas (Ailuropoda melanoleuca) are among the pickiest eaters in the animal world. In the wild, they eat more than 12 kilograms of bamboo each day, and little else.

They have to eat so much because, although bamboo contains proteins, sugars and fats among other nutrients, most of its calories are locked in hard-to-digest cellulose fibres that make up plant cell walls. A 1982 study of two pandas, Ling-Ling and Hsing-Hsing in the Smithsonian National Zoological Park in Washington DC, found that 92% of the cellulose and 73% of the hemicellulose (a chemically similar fibre) in the bamboo they ate passed right through their digestive tracts and ended up in their faeces.

Most herbivores have developed ways to break down cellulose into sugars; for example, cows and other ruminants have complicated digestive systems — involving multiple stomachs filled with microbes — that process plants many times to extract the maximum nutrition. But pandas are bears, a generally carnivorous family, and neither produce the enzymes necessary to digest cellulose nor harbour the same microbes as ruminants. A broad survey of animal gut microbes found that pandas' microorganisms resembled those of black bears, polar bears and other meat-eaters

Digestive aid
Fuwen Wei, an ecologist at the Institute of Zoology at the Chinese Academy of Sciences in Beijing, and his colleagues took a closer look at the microbes that live in the guts of giant pandas. The team collected stool samples from seven wild pandas in the Qinling and Xiangling mountains in central and western China, as well as from eight captive pandas. By sequencing stool DNA, the researchers determined the different kinds of bacteria present, as well as the identity of thousands of microbial genes.

Although wild and captive pandas have different diets and lifestyles — the captive pandas eat a more diverse diet that includes fruit and milk — they tended to harbour similar microbe species in their guts. Wei's team found that samples from both groups contained previously unknown genes produced by Clostridium bacteria, which resembled known genes for enzymes that break cellulose into simpler sugars.

The microbial enzymes may help giant pandas to extract extra energy from the small amount of bamboo that they manage to process, says Wei. These microbes are part of a suite of evolutionary adaptations alongside powerful jaws and teeth, and pseudo-thumbs, bones that allow them to grip plant stalks, that help pandas to live on bamboo, despite having a carnivore's digestive system, he says.
Source: nature.com
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Artículo en Español
Los Pandas gigantes (Ailuropoda melanoleuca) no pueden digerir bambú por sí mismos. Unos microorganismos en su intestino ayudan a estos animales en peligro de extinción a subsistir alimentándose de plantas a pesar de que su intestino esté mejor adaptado a comer carne, según un estudio publicado esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Sciences (en inglés: Proceedings of the National Academy of Sciences).

Los Pandas son unos de los comedores más quisquillosos en el mundo animal. En la naturaleza, comen más de 12 kilogramos de bambú cada día y algo más.

Tienen que comer tanto porque, a pesar de que el bambú contiene proteínas, azúcares y grasas entre otros nutrientes, la mayoría de sus calorías están encerrados en las fibras de celulosa difíciles de digerir que forman las paredes celulares vegetales. Un estudio de 1982 de dos pandas, Ling Ling y Hsing-Hsing en el Smithsonian National Zoological Park en Washington DC, encontró que el 92% de la celulosa y el 73% de la hemicelulosa (una fibra químicamente similar) en el bambú que comían pasó a través de sus tractos digestivos y terminó en sus heces.

La mayoría de los herbívoros han desarrollado disntintas maneras de descomponer la celulosa en azúcares, por ejemplo, las vacas y otros rumiantes tienen un complicado sistema digestivo que consiste en varios estómagos llenos de microbios que procesan las plantas varias veces para extraer la máxima nutrición. Sin embargo, los osos pandas no producen las enzimas necesarias para digerir la celulosa, ni poseen los mismos microbios de los rumiantes. Un amplio estudio de los microbios del intestino de los animales encontraron que los microorganismos de los pandas se parecían a las de los osos negro, osos polares y otros comedores de  carne.

Ayuda digestiva
Fuwen Wei, un ecologista del Instituto de Zoología de la Academia China de Ciencias en Pekín, y sus colegas echaron un vistazo más cercano a los microbios que viven en los intestinos de los pandas gigantes. El equipo recogió muestras de heces de siete pandas salvajes en las montañas de Qinling y Xiangling en el centro y el oeste de China, así como de ocho pandas en cautiverio. Por la secuencia de ADN en heces, los investigadores determinaron los diferentes tipos de bacterias presentes, así como la identidad de miles de genes microbianos.

Aunque los pandas silvestres y en cautiverio tienen diferentes dietas y estilos de vida, los pandas en cautiverio comen una dieta más variada que incluye frutas y leche, ambos grupos tienden a albergar microbios similares en sus intestinos. El equipo de Wei descubrió que las muestras de ambos grupos contienen genes  previamente desconocidos que son  producidos por la bacteria Clostridium
, que se parecen a los genes conocidos de las enzimas que descomponen la celulosa en azúcares simples.

Las enzimas microbianas ayudarían a los pandas gigantes a extraer más energía de la pequeña cantidad de bambú que consiguen procesar, dice Wei. Estos microbios son parte de una serie de adaptaciones evolutivas - junto con poderosas mandíbulas y dientes, y pseudo-pulgares que son huesos que les permiten agarrar los tallos de la planta- y todas ellas en conjunto ayudan a los pandas a vivir del bambú, a pesar de tener un sistema digestivo de carnívoro, dice.
Fuente: nature.com

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