زندگی در اسارت فقط سبک زندگی پانداها و خرس‌ها را تغییر نمی‌دهد، بلکه بر جوامع میکروسکوپی درون روده آن‌ها نیز تأثیر می‌گذارد. پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد پانداهای غول‌پیکر در باغ‌وحش‌ها نسبت به همتایان وحشی خود، تنوع باکتریایی کمتری در روده دارند.
پژوهشی برای مقایسه گونه‌ها
پروژه‌ای میان‌گونه‌ای به سرپرستی وی گوئو از کالج پزشکی چنگدو (Chengdu Medical College) با هدف مقایسه باکتری‌های روده در پانداهای غول‌پیکر، پانداهای سرخ و خرس‌های سیاه آسیایی انجام شد. این مطالعه شامل نمونه‌هایی از حیوانات در طبیعت و در اسارت بود.
تیم تحقیقاتی برای شناسایی باکتری‌ها از روش ژنتیکی توالی‌یابی 16S rRNA استفاده کرد. این روش بخش کوچکی از ژن RNA ریبوزومی باکتری‌ها را می‌خواند تا نوع میکروب‌ها را شناسایی و تغییرات آن‌ها را در زیستگاه‌های مختلف ردیابی کند.
چرا میکروب‌های روده اهمیت دارند؟
روده هر جانور میزبان یک میکروبیوم است؛ مجموعه‌ای از باکتری‌ها، آرکی‌ها و قارچ‌ها که به هضم غذا، آموزش سیستم ایمنی و کنترل عوامل بیماری‌زا کمک می‌کنند. تغییر در ترکیب این جوامع می‌تواند بر متابولیسم انرژی و مقاومت در برابر بیماری تأثیر بگذارد.
دو نوع تنوع میکروبی
- تنوع آلفا (Alpha diversity): نشان‌دهنده تعداد و توازن انواع میکروب‌ها در بدن یک حیوان است.
- تنوع بتا (Beta diversity): تفاوت میان جوامع میکروبی بین حیوانات مختلف را نشان می‌دهد.
تأثیر اسارت بر باکتری‌های پاندا
نتایج نشان داد بین نمونه‌های وحشی و اسیر هر سه گونه تفاوت آشکاری وجود دارد. پانداهای غول‌پیکر در اسارت تنوع آلفای پایین‌تری نسبت به پانداهای وحشی داشتند، در حالی که پانداهای سرخ و خرس‌های سیاه در اسارت تنوع بالاتری از همتایان وحشی خود نشان دادند.
بزرگ‌ترین عامل مؤثر بر ساختار جوامع میکروبی، محیط زندگی بود. طبق آزمون آماری PERMANOVA، محیط ۲۱٫۶٪ از تغییرات را توضیح می‌داد، در حالی که تبار گونه‌ای ۱۲٫۳٪ و رژیم غذایی فقط ۳٫۹٪ را تشکیل می‌داد.
رژیم غذایی باغ‌وحش و تغییر باکتری‌های پاندا
در حیوانات اسیر، باکتری‌های شاخه Firmicutes غالب بودند؛ گروهی که قندها و نشاسته‌ها را به اسیدهای چرب زنجیره‌کوتاه تبدیل می‌کند. اما حیوانات وحشی بیشتر از باکتری‌های شاخه Proteobacteria برخوردار بودند که قادر به تجزیه مواد گیاهی پیچیده هستند.
در سطح جنس باکتریایی نیز الگوی مشابهی دیده شد. پانداهای اسیر باکتری‌هایی داشتند که به رژیم‌های سرشار از کربوهیدرات و التهاب روده مرتبط‌اند، در حالی که پانداهای وحشی حامل باکتری‌هایی بودند که فیبرهای گیاهی را بهتر هضم می‌کنند.
چرا پانداها استثنا هستند؟
در بسیاری از پستانداران، زندگی در باغ‌وحش با کاهش تنوع میکروبی همراه است. دلیل آن معمولاً رژیم غذایی یکنواخت، مصرف دارو و تماس کمتر با میکروب‌های محیطی است.
پانداهای غول‌پیکر رژیم غذایی خاصی بر پایه بامبو دارند، اما سیستم گوارشی آن‌ها مشابه گوشت‌خواران است. در طبیعت، تماس مداوم با گیاهان تازه و خاک، مجموعه‌ای غنی از میکروب‌های مرتبط با فیبر ایجاد می‌کند که به تجزیه ترکیبات چوبی کمک می‌کنند.
در اسارت، رژیم‌های غذایی شامل کربوهیدرات‌های تصفیه‌شده باعث افزایش Firmicutes و کاهش میکروب‌های وابسته به فیبر می‌شود، در نتیجه تنوع آلفا در پانداهای غول‌پیکر کاهش می‌یابد.
راهکارهای بازگرداندن میکروب‌های مفید
برخی از باکتری‌هایی که در اسارت افزایش می‌یابند، میکروب‌های فرصت‌طلب هستند که در شرایط ضعف ایمنی می‌توانند عفونت ایجاد کنند. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند رژیم غذایی پانداهای اسیر باید شامل مواد گیاهی پیچیده‌تر و کمتر تصفیه‌شده باشد.
پانداهای وحشی اغلب باکتری Pseudomonas را در روده خود دارند که در تجزیه لیگنین (ترکیب سخت دیواره سلولی گیاه) نقش دارد. این عملکرد برای تغذیه طبیعی حیوان حیاتی است و ممکن است در رژیم‌های استاندارد باغ‌وحش از بین برود.
پیشنهاد می‌شود از گونه‌های مختلف بامبو، مصرف هوشمندانه آنتی‌بیوتیک‌ها و حتی پروبیوتیک‌های هدفمند برای حفظ تعادل میکروبی استفاده شود.
زندگی در اسارت، تغییری جهانی
مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۶ درباره نخستی‌ها نشان داد زندگی در اسارت، جوامع میکروبی آن‌ها را به ترکیب‌های مشابه انسان نزدیک می‌کند. «دن نایتس» از دانشگاه مینه‌سوتا می‌گوید:
«ما متوجه شدیم که بسیاری از نخستی‌ها در اسارت، میکروب‌های طبیعی خود را از دست می‌دهند و همان میکروب‌هایی را به دست می‌آورند که در روده انسان‌ها وجود دارد.»
این الگو در پانداها و خرس‌ها نیز تکرار می‌شود؛ تماس کمتر با محیط و رژیم‌های استاندارد باعث می‌شود گونه‌های متفاوت، به ترکیب میکروبی مشابهی برسند.
چگونه پژوهش انجام شد؟
نمونه‌های مدفوع از مناطق حفاظت‌شده طبیعی و باغ‌وحش‌ها در یک فصل مشابه جمع‌آوری شد. سپس DNA باکتریایی فیلتر و توالی‌یابی گردید. تحلیل داده‌ها با روش تحلیل مختصات اصلی (PCoA) انجام شد تا تفاوت‌های تنوع بتا مشخص شود.
همچنین از الگوریتم جنگل تصادفی (Random Forest) برای شناسایی جنس‌هایی که میان نمونه‌های وحشی و اسیر تفاوت ایجاد می‌کنند استفاده شد. این روش فهرستی از شاخص‌های میکروبی ارائه می‌دهد که می‌توان در مدیریت زیستگاه و بازمعرفی حیوانات به کار برد.
چگونه می‌توان میکروب‌های طبیعی را حفظ کرد؟
یکی از راه‌ها، حفظ عملکردهای طبیعی روده در دوران اسارت است. اگر مسیرهای تخریب فیبر در توله‌پانداهای اسیر از بین برود، بازیابی آن‌ها در آینده دشوار خواهد بود.
روش دیگر، پایش مستقیم سلامت است. اگر تغییرات باکتریایی خاصی با التهاب یا عفونت مرتبط شود، می‌توان رژیم غذایی را اصلاح و اثر آن را اندازه‌گیری کرد.
برنامه‌های بازمعرفی حیوانات به طبیعت باید شامل کنترل میکروبیوم باشند تا ترکیب میکروبی روده با نمونه‌های وحشی مقایسه شود. بازسازی این جوامع می‌تواند کارایی تغذیه و سازگاری حیوان را در زیستگاه طبیعی افزایش دهد.
این مطالعه در نشریه PLOS ONE منتشر شده است.
اگر به موضوعات مرتبط با زیست‌شناسی حیات‌وحش و سلامت حیوانات علاقه دارید، مقاله «مقالات ما در حوزه حیوانات» را نیز بخوانید و نظر خود را برای ما بنویسید.
