Pandy velké patří k nejvybíravějším zvířatům na světě. Prakticky to jediné, co jsou ochotné konzumovat, jsou různé části bambusu. Jak si však tyto šelmy dokážou poradit se striktně vegetariánskou stravou?

Když nedávno čínští vědci prozkoumali jejich trávicí trakt do větších detailů, zjistili, že i přes pomoc „spřátelených“ bakterií patří pandy stále mezi poměrně špatně adaptovaná zvířata.

Čínské pandy velké (Ailuropoda melanoleuca) patří k nejznámějším, ale také nejohroženějším živočichům světa. Ve volné přírodě jich žije podle posledních odhadů asi 3000, další necelé tři stovky pak v zoologických zahradách.

Jelikož přivedli Číňané toto zvíře na samotný pokraj vyhubení, snaží se jej v posledních letech nejen chránit, ale i co nejlépe poznávat. Studie provedené v poslední době genetiky a mikrobiology představují pandy jako zvířata, vůči kterým se zachovala matka příroda poněkud macešským způsobem.

Na vybavení pand k jejich životnímu stylu, který je založen na takřka výhradní konzumaci rostlinné stravy, totiž příliš nemyslela.

Nepříjemně odolná vazba

Až na drobné a dnes prakticky nepříliš významné výjimky závisí koloběh energie v živém světě na Zemi na energii z termonukleárních reakcí ve Slunci. Elektromagnetické záření, které Slunce do svého okolí vysílá, se naučily zachycovat a jako motor svého metabolismu využívat nejrůznější pozemské organismy, primát však patří zeleným rostlinám.

S nimi je však jeden problém – na své potenciální konzumenty příliš nemyslely. Namísto toho, aby energii uložily do uživatelsky přívětivých sloučenin, je většina získané energie uvězněna v tzv. β 1,4 vazbě v molekule jednoho ze základních stavebních kamenů rostlinného těla – celulózy.

Tato vazba, která propojuje jednotlivé „cihličky“ celulózy, malé molekuly glukózy, je však velmi stabilní. Býložravcům, kteří by se chtěli této energie zmocnit pro sebe, tedy zůstal v rukou Černý Petr. Museli se nějak naučit tuto „neprůstřelnou“ vazbu „prostřelit“.

Jak si poradit s cukrem

Zdaleka ne každý polysacharid (viz box) je živočichy tak problematický. Každý z nás například zná jev, kdy nám rohlík při žvýkání v ústech lehce zesládne. Právě se do něj totiž pustily enzymy přítomné v našich slinách, které polysacharid škrob, obsažený jako zásobní látka v zrnech obilnin, „rozstřílely“ na cukry jednodušší.

S celulózou je však větší problém. Potřebou munici, tedy co nejkomplexnější baterii enzymů aktivních vůči karbohydrátům (viz box), totiž příroda nadělila jen málokomu.

Jak tedy tento problém obejít? Inu, díky milionům let, které měla evoluce k dispozici, to zase tak velký problém není. Příroda vsadila na velmi efektivní způsob – spolupráci. Například jedněm z nejefektivnějších býložravců (čili herbivorů) – přežvýkavcům – pomáhá nejen jejich složený žaludek, ale zejména symbiotické bakterie a archebakterie, které potřebné enzymy vlastní.

Dalším příkladem jsou prvoci bičenkovci napomáhající s trávením celulózy jiné významné skupině, která posílá její energii dále do oběhu biosférou – všekazům čili termitům.

Pandiny problémy s bambusem

Pandy velké si však v evoluční loterii nevytáhly příliš dobrý los. Vznikly totiž jako jeden z výhonků řádu šelem. Ačkoliv byl s jejich systematickým zařazením dlouho problém, dnes je mezi vědci téměř jednomyslně přijímaná představa, že jde o samostatnou linii medvědů.

I když jsou medvědi většinou všežravci (prakticky jediným čistým masožravcem čili karnivorem je medvěd lední), jejich trávení má mnohem blíže k masožravým šelmám.

Prvním významným krokem k rozpoznání toho, jak na tom pandy skutečně jsou, bylo publikování výsledků výzkumu v roce 2010.

Čínští vědci pod vedením Žuej-čchiang Li z pobočky Pekingského genetického institutu v Šen-čen prezentovali výsledky svého 8 měsíců trvajícího výzkumu, během něhož se jim díky zavedení nových metod podařilo přečtení prakticky kompletního jaderného genomu pandy v tak krátké době.

Nové zprávy z buněčného jádra

Přečtení genomu pandy pochopitelně podnítilo další zájem o průzkum těchto velevzácných savců, zejména opět v jejich domovské Číně. Na sklonku minulého roku publikovali vědci pod vedením jednoho z největších odborníků na genetiku pand, Li-feng Ču ze Zoologického institutu Čínské akademie věd v Pekingu, studii, v níž prozkoumali do mnohem větších detailů schopnosti pand poradit si s celulózou.

Prvním krokem jejich výzkumu bylo, že prošli doposud vytvořené databáze genů od několika živočichů (včetně člověka) a srovnali jejich vybavenost geny, které se podílejí na trávení celulózy. I když je v našich vědomostech o fungování genů ještě velká řada bílých míst a rozdíl v číslech do značné míry odráží i rozdíly v poznání funkcí jednotlivých genů u různých živočichů, jedno se zdá být jednoznačné: pandy jsou ve srovnání s ostatními vybaveny skutečně žalostně.

Vlastní sice sadu enzymů typických pro masožravce, enzymy aktivní vůči karbohydrátům jim však chybí (viz tabulka)

Zprávy z pandích exkrementů

Vědci pod vedením Li-feng Ču pro další důkazy vydali na průzkum pandích exkrementů. „Když jsou zvířata tak špatně vybavena enzymy, musí jim s rozkladem celulózy napomáhat symbiotičtí mikrobi,“ popisuje základní myšlenku projektu další z jeho členů, profesor Fu-wen Wej.

Prvním ze závěrů vědců bylo, že jak divoce žijící pandy, tak exempláře žijící v zajetí (a tedy přikrmované patřičně pestřejší stravou) mají střevní mikroflóru velmi podobnou. Nad její chudostí však vědci nevěřícně krčili hlavou podobně jako nad špatnou vybaveností pand vlastními enzymy.

„Druhová bohatost střevní mikroflóry, kterou jsme objevili, je nižší jak oproti savcům býložravým, tak oproti masožravcům,“ popisuje prof. Fu-wen Wej. „Z 13 typů bakterie Clostridium, které jsme u pand objevili, je však celých 7 typických pouze pro ně.

Hlavními zbraněmi pand pro přežití jsou na jedné straně jejich tělesné znaky (např. úprava čelistí a chrupu či „pseudo-prst“, který umožňuje přidržování stonků). Nejdůležitější je však to, že se krmí prakticky 15 hodin denně,“ shrnuje čínský zoolog.

21. STOLETÍ dodává:

Poznatky o špatném přizpůsobení pand na jejich potravu však nemuselo čekat až na výsledky genetiků. Již v roce 1982 ukázal rozbor exkrementů dvou jedinců  žijících v Národním zoologickém parku ve Washingtonu D.C. (legendárních Ling-Ling a Hsing-Hsing), že prakticky bez dotknutí prochází jejich trávicím traktem celých 92 % celulózy a 73 % hemicelulózy. Není tedy divu, že pandy defekují až 40x denně!

Nejrozšířenější biopolymer na světě

Polysacharidy, známé také pod starším označením karbohydráty, patří k nejrozšířenějším organickým molekulám na Zemi. Velmi si je totiž oblíbily rostliny, které si z nich buď staví svá těla (např. celulóza či hemicelulóza), či do nich ukládají energetické zásoby (např. škrob).

Nejrozšířenějším polysacharidem na Zemi je právě celulóza – ročně jí vzniká v biosféře až 1,5×109 tun. V rostlinných buňkách ji syntetizuje enzym celulózasyntáza, který paralelně „souká“ 36 vláken celulózy, která jsou tvořená asi 500 „cihličkami“, molekulami glukózy.

Glykosidová vazba β 1,4, jíž jsou cihličky spojeny, je sice energeticky velmi „vydatná“ (což je patrné mimo jiné z výhřevnosti dřeva při jeho pálení), pro metabolismus živých tvorů jen špatně využitelná. Většina celulózy proto prochází trávicím traktem nedotknutá jako „vláknina“.