大熊猫的消化系统和饮食结构很独特，首先大熊猫属于熊科，所以它们能够像其他熊科物种一样消化肉类。大约240万年前，大熊猫变成了食草动物，它们的饮食完全转向了竹子，但是它们的消化道结构没有变化，能够消化肉类。因此，理论上大熊猫是可以吃肉的，在大熊猫自然保护区的摄像机也曾经捕捉到了野生大熊猫吃肉的画面。
动物园不让熊猫吃肉的主要原因应该是基于目前野生大熊猫99%以上的食物都由竹子组成。野生大熊猫通常就栖息在竹子不远处，喜欢吃竹子的根、芽和叶子，尤其是嫩芽，根据季节吃不同种类和部位的竹子。在春天和夏天，主要喜欢吃笋，秋天吃竹叶，在冬天则吃是树根。由于竹子的营养价值极低，大熊猫每天必须吃掉23到40公斤竹子以满足能量需求。
2010年，密歇根大学生态与进化生物学系的一组科学家发现了熊猫从食肉动物成为素食饮食者背后的原因，科学家利用基因组图谱的研究将大熊猫的基因组与其他食肉动物的基因组进行了比较，发现了大熊猫T1R1基因发生了突变，该基因编码的T1R1蛋白是鲜味受体。大熊猫T1R1的突变使其变成一个伪基因，无法表达，结果导致大熊猫尝不出肉的鲜味，渐渐地对肉失去了兴趣。
虽然熊猫对肉不感兴趣，长时间以来一直以竹子为主要食物，但从理论上讲，它们的消化道无法消化植物纤维，因为它们没有编码纤维素降解酶的基因。研究表明，大熊猫能吃竹子是由于它们的肠道菌群，大熊猫的肠道携带大量梭状芽胞杆菌，这些梭状芽胞杆菌具有将纤维素分解成单糖的酶，这些细菌一直生活在熊猫的肠道内，帮助大熊猫消化竹子纤维。因此，在梭状芽胞杆菌的帮助下，熊猫可以像素食者一样生活，尽管它们有食肉动物的消化系统。
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