Come i panda si sono adattati a una dieta vegetariana

Uno degli adattamenti che ha consentito al panda di nutrirsi esclusivamente di bambù, pur essendo filogeneticamente un carnivoro, è stata la capacità di detossificare i cianuri

Il panda gigante (Ailuropoda melanoleuca) è un esempio caratteristico di animale dalla dieta altamente specializzata, poiché da adulto si nutre quasi esclusivamente di bambù, specialmente dei germogli (Pikaia ne ha parlato qui). Eppure, appartenendo all’ordine Carnivora, è dotato di un tratto gastrointestinale tipico degli animali carnivori e il suo genoma possiede tutti gli enzimi associati alla digestione di carne, anche se alcune caratteristiche (come i denti piatti) sono indicative di una specializzazione nella dieta vegetariana. Tale specializzazione avvenne a partire dal tardo Pliocene (Pikaia ne ha parlato qui), quando le prede naturali del panda si estinsero, mentre invece si rese contemporaneamente disponibile una gran quantità di bambù nella Cina del Sud.

I panda giganti mangiano più di 60 specie di bambù, arrivando a consumare quasi 40 kg di germogli ogni giorno. Il bambù, come molti altri vegetali, contiene quantità rilevanti di composti che, durante la digestione, danno luogo all’acido cianidrico, una sostanza altamente tossica per i mammiferi, che va a danneggiare gli apparati cardiovascolare e respiratorio e i sistemi nervoso ed endocrino. I mammiferi vegetariani hanno un meccanismo fisiologico che, grazie all’enzima rodanasi, converte gli ioni cianuro trasformandoli in ioni tiocianato (SCN), meno tossici, che vengono successivamente espulsi dal corpo tramite la diuresi.

I livelli della rodanasi nei tessuti animali possono essere dunque indicativi dell’efficacia dei meccanismi di detossificazione del cianuro, e sono correlati all’esposizione al cianuro. In effetti, i livelli di rodanasi nei carnivori sono molto più bassi rispetto a quanto viene rilevato negli erbivori. Data la quantità di bambù ingerita quotidianamente dai panda, anche in presenza di un tratto intestinale non adatto a digerire la maggior parte del materiale vegetale, dovrebbero comunque prodursi livelli di acido cianidrico sufficienti almeno a indurre una intossicazione cronica; appare dunque evidente che i panda si siano adattati a questa dieta, adottando dei meccanismi di detossificazione del cianuro nella transizione da dieta carnivora a erbivora.

Un gruppo di ricercatori cinesi ha verificato questa ipotesi in uno studio pubblicato recentemente sulla rivista Scientific Reports. Nel corso di un’indagine durata quattro settimane, 20 panda della Base di Ricerca e Allevamento dei Panda Giganti a Chengdu sono stati nutriti con germogli di bambù della specie Chimonobambusa szechuanensis. È stato calcolato che i panda assorbono circa il 65% del cianuro contenuto nei germogli. Misurando i livelli di tiocianato presenti nelle loro urine, è stato possibile determinare che l’80% del cianuro assorbito è metabolizzato in tiocianato, un risultato indicativo della presenza dell’enzima rodanasi nei tessuti del panda.

L’attività dell’enzima è stata inoltre confermata tramite misure dirette nel fegato e nei reni, ed è stata confrontata con quella di un erbivoro e un carnivoro tipici (coniglio e gatto). Prevedibilmente, i livelli di attività della rodanasi nei panda giganti sono considerevolmente più bassi rispetto ai conigli, ma molto più alti rispetto ai gatti. Per verificare che l’espressione dell’enzima è legata all’esposizione al cianuro, i ricercatori hanno confrontato i livelli di attività della rodanasi tra cuccioli di panda e adulti, trovando che in questi ultimi è notevolmente più alta. Questo è legato al fatto che nel primo anno di vita il latte materno è l’unico nutrimento dei panda, che pertanto assumono pochissimo cianuro. Come spesso succede, è l’esposizione alle sostanze tossiche a indurre negli animali l’abilità di metabolizzarle; col passaggio alla dieta erbivora, l’espressione dell’enzima rodanasi aumenta in risposta all’esposizione al cianuro.

Ricerche future potranno svelare quali sono i meccanismi molecolari alla base del processo che, a partire dai cambiamenti nel regime alimentare dei panda giganti, ha instaurato la funzionalità dell’enzima rodanasi, e appurare se un fenomeno analogo si verifica anche nei panda rossi (Ailurus fulgens), anch’essi filogeneticamente carnivori ma adattati a una dieta erbivora


Riferimenti:
Huang, H. et al. Dietary resources shape the adaptive changes of cyanide detoxification function in giant panda (Ailuropoda melanoleuca). Sci. Rep. 6, 34700; doi: 10.1038/srep34700 (2016).

Immagine di Chen Wu  (Shanghai, China) – licenza CC BY 2.0