大熊貓由葷轉素的心路歷程

熊貓吃竹子會開心嗎？

到底發生什麼事呢？科學家想到，我們有所謂的食慾獎勵機制（appetite-reward circuitry），主要是有賴於類鴉片（opioid）與多巴胺（dopamine）來啟動，是否大熊貓的食慾獎勵機制出了問題？

中國與日本科學家所組成的研究團隊，因此展開了一場「找基因」的研究。由於大熊貓的基因已經在2010年定序完成，因此經過序列比對，研究團隊找到了六個與多巴胺代謝有關的基因。深入研究這六個基因之後發現，其中一個，簡稱為COMT（catechol-o-methyltransferase），在大貓熊中竟然有突變！

COMT與多巴胺的分解有關，負責將DOPAC（3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid）分解為HVA（homovanillic acid）（見右圖）。研究團隊發現的突變，使得大熊貓的COMT少了四個胺基酸，也造成第四個α螺旋（α4 helix）消失。由於第四個α螺旋需要跟位於另外兩處的兩個胺基酸共同與COMT的受質SAM（S-adenosyl-L-methionine）接觸，少掉了這個螺旋，對COMT本身的酵素活性影響應該很大。

而進一步分析COMT以及其他與多巴胺分解相關的基因又發現，COMT基因的表現量可能不高，因為它的轉譯（translation）信號頗弱。轉譯信號（Kozak motif）位於基因的第一個密碼的周圍，是提供給核糖體辨認的信號；如果一個基因的轉譯信號弱，就代表能被轉譯出來（產生蛋白質）的機會較低。加上COMT基因裡面有微小RNA（microRNA）的辨認序列，會使得COMT的信息RNA（mRNA）被分解得更快。因此，研究團隊認為，所有這些證據指向：COMT在大熊貓體內表現量偏低。

由於COMT主要功能是分解多巴胺，COMT基因缺損與表現量偏低應該會造成多巴胺濃度上昇。但是，多巴胺濃度上昇究竟會造成食慾變好或是變壞？COMT基因缺損的小鼠，食慾是變得更好而不是變得更差；人類的COMT缺損產生的症狀則相當複雜。無論如何，應該要進一步檢驗大熊貓的體內的多巴胺濃度才是。

所以，究竟大熊貓為何轉葷為素呢？所有這些研究結果，包括失去感應鮮味的能力以及多巴胺代謝障礙，都只能回答一小部分的問題；或許竹子裡面有可以提高多巴胺的化合物，或許當地曾發生氣候變遷，造成在一段時間中，大熊貓只能吃竹子？這些問題都需要更進一步的研究去協助解答，而有些問題可能不太容易找到答案呢！

參考文獻

1. Jianzhi Zhang et. al. 2010. Pseudogenization of the Umami Taste Receptor Gene Tas1r1 in the Giant Panda Coincided with its Dietary Switch to Bamboo. Mol. Biol. Evol. 27(12):2669-2673.

2. Jin K, Xue C, Wu X, Qian J, Zhu Y, et al. (2011) Why Does the Giant Panda Eat Bamboo? A Comparative Analysis of Appetite-Reward-Related Genes among Mammals. PLoS ONE 6(7): e22602.