大熊貓的消化系統和飲食結構很獨特,首先大熊貓屬于熊科,所以它們能夠像其他熊科物種一樣消化肉類。大約240萬年前,大熊貓變成了食草動物,它們的飲食完全轉向了竹子,但是它們的消化道結構沒有變化,能夠消化肉類。因此,理論上大熊貓是可以吃肉的,在大熊貓自然保護區的攝像機也曾經捕捉到了野生大熊貓吃肉的畫面。
動物園不讓熊貓吃肉的主要原因應該是基于目前野生大熊貓99%以上的食物都由竹子組成。野生大熊貓通常就棲息在竹子不遠處,喜歡吃竹子的根、芽和葉子,尤其是嫩芽,根據季節吃不同種類和部位的竹子。在春天和夏天,主要喜歡吃筍,秋天吃竹葉,在冬天則吃是樹根。由于竹子的營養價值極低,大熊貓每天必須吃掉23到40公斤竹子以滿足能量需求。
2010年,密歇根大學生態與進化生物學系的一組科學家發現了熊貓從食肉動物成為素食飲食者背后的原因,科學家利用基因組圖譜的研究將大熊貓的基因組與其他食肉動物的基因組進行了比較,發現了大熊貓T1R1基因發生了突變,該基因編碼的T1R1蛋白是鮮味受體。大熊貓T1R1的突變使其變成一個偽基因,無法表達,結果導致大熊貓嘗不出肉的鮮味,漸漸地對肉失去了興趣。
雖然熊貓對肉不感興趣,長時間以來一直以竹子為主要食物,但從理論上講,它們的消化道無法消化植物纖維,因為它們沒有編碼纖維素降解酶的基因。研究表明,大熊貓能吃竹子是由于它們的腸道菌群,大熊貓的腸道攜帶大量梭狀芽胞桿菌,這些梭狀芽胞桿菌具有將纖維素分解成單糖的酶,這些細菌一直生活在熊貓的腸道內,幫助大熊貓消化竹子纖維。因此,在梭狀芽胞桿菌的幫助下,熊貓可以像素食者一樣生活,盡管它們有食肉動物的消化系統。