本應為肉食性動物的大貓熊為何吃的不是肉而是竹子？
身為人類的我們，可以依照自己的意志來選擇飲食型態為素食(herbivorous)、肉食(carnivorous)或者是雜食(omnivorous)，因為人類是雜食性動物。
不過，居然有肉食性動物不吃肉，改吃素？
難道肉食性動物可以自由選擇「我要洗心革面，今天開始吃素！」然後就再也不碰肉，從此變成素食者？
上面說的這種動物，其實是大貓熊。
本來應該是肉食性動物(carnivore)的大貓熊(Giant panda, Ailuropoda melanoleuca)，竟然放棄吃肉的習慣，開始整天吃竹子維生，而新歡竹子又只能提供大貓熊少許營養，營養價值不及過去的肉，這聽起來真的很匪夷所思。
為什麼竹子在大貓熊眼中這麼有魅力呢？
大貓熊是什麼時候開始變成素食者的？又、是為什麼開始吃竹子呢？
溯源自200-700萬年前之間，大貓熊開始進食竹子。
目前確定大貓熊將竹子作為單一食物來源的歷史已有200萬年之久。
其實我們喜歡吃什麼食物、怎麼吃、味道嚐起來如何，都會受基因所影響。
大貓熊之所以失去對肉的喜好，目前較主流的說法是，研究指出大約在420萬年前，大貓熊體內掌管味覺的基因──T1R1（the umami taste receptor gene T1R1）產生突變（mutation），失去其正常的功能，該基因成為偽基因（pseudogene），使得大貓熊無法品嘗出鮮味（Umami，源於日語 うま味）。
肉類所含有的鮮味對肉食愛好者來說是吃肉的一大魅力，而大貓熊由於再也無法品嘗鮮味，從此對肉也就興趣缺缺了。
（※日語 「うまい」的意思是美味，うま味又寫作「旨み」、「旨味」、「うまみ」等，表示是美味的味道，由發現昆布鮮味的日本化學家池田菊苗命名，日後創立了味の素株式会社，販售以monosodium glutamate (MSG)為主成分的商品「味の素」。與umami相關的英文字有savory, brothy等，表示肉味。）
umami是胺基酸（amino acid）－麩胺酸鹽（ L-glutamate） 及 5’-ribonucleotides （如核苷酸 guanosine monophosphate 鳥苷酸 (GMP) , inosine monophosphate 肌苷酸 (IMP)）等所表現的味道。
glutamic acid
courtesy of Wikipedia.
在自然界中，植物（如蕈類、昆布等）富含IMP，而動物（如魚類、貝類等）則富含GMP。
自從大貓熊不再愛吃肉，牠們開始把主要的食物來源轉變為竹子。
原本是肉食動物的大貓熊，在基因突變後變得喜愛吃植物，這突然的轉變，大貓熊是如何適應過來的？
植物的初生細胞壁(primary cell wall)組成份有纖維素(cellulose)、 半纖維素(hemicellulose)及果膠(pectin)等。
▲ 圖為primary cell wall 的結構。courtesy of Wikipedia.
大多數的草食性動物(herbivore)如牛、馬、無尾熊等擁有身高10~12倍長的腸道，以利身體有足夠的時間來消化吸收植物的營養，
並且都能夠消化纖維素(cellulose)，主要倚靠的是能夠分解1,4-beta-D-glycosidic linkages（簡寫β(1→ 4) linkage）的酵素── cellulase。
也就是說，草食性動物之所以能夠消化cellulose，是因為有cellulase，該酵素可以分解cellulose成為可利用的醣類，草食性動物才能依靠素食維生。
cellulase並非草食性動物體內自身擁有的，真正的主要功臣是草食性動物的腸道菌。
腸道菌與草食性動物在能夠共同得到利益且一起生存的狀況，稱為共生（symbiosis）。
草食性動物體內的腸道菌可稱為共生菌（symbiotic microbes）。
大貓熊其實沒有自行消化竹子纖維的能力，單靠己之力，並無法將竹子作為能量來源。大貓熊之所以可以消化竹子，身後功臣是腸道菌叢（gut flora）。
研究發現，大貓熊的腸道菌相與熊類（如黑熊、北極熊）等肉食動物較為相似。而從腸道型態來看，大貓熊也沒有演化出像草食動物那樣較長的腸道。以腸道的長度來說，草食性動物擁有較長的腸道，而肉食性動物則相反。
雖然大貓熊的腸道菌較利於消化肉類，但腸道菌產生的酵素（enzyme）仍能在一定的程度上幫助大貓熊更佳地利用竹子的營養。
大貓熊的主要食物來源──竹子具有高纖維、低熱量的特性，再加上大貓熊消化吸收竹子營養的程度並不高，竹子當中92%的纖維、73%的半纖維在通過消化道後，會由糞便排出。
看起來大貓熊無法妥善地利用竹子營養，也是這個原因使得大貓熊毎天必須長時間進食約12-14kg的竹子，花上14小時的時間在消化上，才能維持每日身體所需的營養。
熊類通常在食物較缺乏的冬天，會選擇在入冬前飽餐一頓，儲備足夠的能量，入冬後開始進入冬眠（hibernation），以節省體內的能量順利過冬迎春。
而生長在一年四季食物皆不匱乏的地區的熊類，如眼鏡熊、馬來熊、熱帶地區的亞洲黑熊（如台灣黑熊）、部分南方地區的美洲黑熊等，因沒有在冬天找不到食物吃的擔憂，就不需要冬眠。
以大貓熊來說，牠們不會冬眠，但這也可以說是因為竹子能提供大貓熊的營養實在太少了。
大貓熊光是為了維持每日基礎所需營養，就已經毎天竭盡所能地在吃竹子了，因此要靠吃竹子來得到儲存過冬所需的能量，實在很難。
竹子提供大貓熊的低營養量，也顯示了大貓熊的繁殖率之所以比較低的原因。
大貓熊由肉食性動物轉變為草食性動物的原因
目前主要認為跟T1R1基因突變有關，
但2011年有研究指出，大貓熊之所以對食物的偏好由肉轉為竹子，也與大貓熊的dopamine metabolism有關，這提供了新的思考方向。
究竟大貓熊是在幾百萬年前面臨環境變遷，當時環境可取得的肉有限，導致大貓熊開始轉而尋求植物為主要能量來源
還是因為T1R1基因突變，大貓熊失去對肉的喜好，直到可取得的肉來源變得豐富之前，都不會想再吃肉，因而變為素食者呢？
抑或是有其他的原因所導致？
除了較肯定的T1R1基因突變的說法之外，目前尚無法完全確定原因。
courtesy of the following sources:
論文：
NATURE - The sequence and de novo assembly of the giant panda genome
文章：
SCIENTIFIC AMERICAN - Giant panda genome sequenced, explains taste for bamboo
New Scientist - How the giant panda lost its taste for flesh
treehugger - Panda's Love of Bamboo Supported by Their Stomachs, Not Their Genes
書籍：
Principles of Neurobiology：P.233-235
