The Rumen, ένα μικροβιακό οικοσύστημα μέσα σε μια αγελάδα

Τα μηρυκαστικά τρέφονται με ενώσεις που άλλα είδη, όπως ο άνθρωπος, δεν μπορούν να αφομοιώσουν. Αυτό οφείλεται σε μια μεγάλη ποικιλία μικροοργανισμών που είναι υπεύθυνοι για την αναερόβια πέψη (χωρίς οξυγόνο) αυτών των θρεπτικών συστατικών στην κοιλιά, μέσω μια διαδικασία που ονομάζεται ζύμωση.

Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για την επιβίωση πολλών ειδών γεωργικής σημασίας, όπως οι αγελάδες. Το σημερινό άρθρο θα συζητήσει τι είναι η κοιλιά και μερικούς από τους μικροοργανισμούς που εμπλέκονται σε αυτή τη συναρπαστική διαδικασία.

Η κοιλιά

Τα μηρυκαστικά (βοοειδή, κατσίκες, ελάφια και πρόβατα) έχουν ένα κάπως περίπλοκο πεπτικό σύστημα, που σχηματίζεται από τέσσερις κοιλότητες:

• Το δίκτυο
• Η κοιλιά
• Το omasum
• Το αβμάμα

Μέσα στην κοιλιά, χιλιάδες μικροσκοπικά όντα παράγουν ένζυμα που βοηθούν στην πέψη των φυτικών ινών και της κυτταρίνης. Γι’ αυτό το λέμε Η μεγάλη κοιλία είναι ένα μικροβιακό οικοσύστημα όπου τα βακτήρια αποτελούν το 60% του πληθυσμού των μικροοργανισμών.

Διαδικασία κοιλίας

Η κοιλιά επικοινωνεί με το στόμα μέσω του οισοφάγου. Αυτά είναι τα βήματα που ακολουθεί η τροφή μέχρι την πέψη της:

• Πρώτον, τα ζώα καταπίνουν φυτά και αυτά περιέχουν κυτταρίνη, άμυλο, πηκτίνες και άλλα στοιχεία που τα μηρυκαστικά δεν μπορούν να αφομοιώσουν άμεσα καθώς δεν έχουν τα απαραίτητα ένζυμα.
• Επειτα, η τροφή περνά από το στόμα στην κοιλιά, όπου οι μικροοργανισμοί μετατρέπουν αυτά τα πολύπλοκα μόρια σε πιο απλά όπως λιπαρά οξέα χαμηλού μοριακού βάρους, διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο.
• Μόλις αυτά τα μόρια διασπαστούν πλήρως σε άλλα που μπορεί να απορροφήσει το έντερο του ζώου, η τροφή επιστρέφει στο στόμα, όπου επαναμασάνεται και καταπίνεται εκ νέου.
• Τέλος, η ημι-χωνεμένη τροφή περνά στο δίκτυο και μετά στο omasum και abomasum (το κύριο στομάχι) γιατί εκεί γίνεται η διαδικασία της πέψης.

Ζύμωση

Αυτές οι μικροβιακές κοινότητες παράγουν ένζυμα με βασικές λειτουργίες για τη διάσπαση των υδατανθράκων (από κυτταρίνη, άμυλο και σάκχαρα), καθώς και ενώσεις αζώτου και λιπίδια. Αυτή η αποσύνθεση συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας ζύμωσης.

Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για τη λήψη ενέργειας (με τη μορφή ATP), για την ανάπτυξη των ίδιων των μικροοργανισμών και για την παραγωγή βασικών μορίων για το ζώο, όπως η γλυκόζη. Είναι επίσης σημαντικά σε ενώσεις που περιέχουν άζωτο, το οποίο είναι απαραίτητο για τη σύνθεση πρωτεϊνών.

Οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί τα παράγουν στο εσωτερικό τους και το πεπτικό σύστημα του ζώου αποκτά πηγή ενέργειας χωρίς να χρειάζεται να καταφύγει σε εξωτερικά στοιχεία όπως η βιταμίνη Β ή τα απαραίτητα αμινοξέα.

Η κοιλιά – μια συμβιωτική σχέση σε αναερόβιο περιβάλλον

Πρέπει να τονίσουμε ότι, όπως μπορείτε να δείτε, η κοιλιά είναι ένα παράδειγμα αμοιβαίας συμβίωσης: Τα μηρυκαστικά παρέχουν στα μικρόβια ένα κατάλληλο περιβάλλον για την ανάπτυξη και τη δραστηριότητά τους. Σε αντάλλαγμα, οι μικροοργανισμοί παρέχουν θρεπτικά συστατικά στον ξενιστή, τα οποία δεν θα μπορούσαν να αφομοιώσουν διαφορετικά.

Αυτό το μηρυκαστικό οικοσύστημα αποτελείται από μια μεγάλη ποικιλία μικροοργανισμών. Αυτά δημιουργούν μια συμβιωτική σχέση σε ένα περιβάλλον όπου δεν υπάρχει οξυγόνο.

Αυτή η μικροχλωρίδα περιέχει βακτήρια, αρχαία, πρωτόζωα και μύκητες. Τα βακτήρια είναι τα πιο ευαίσθητα στις φυσικοχημικές ιδιότητες της μεγάλης κοιλίας. Αυτά που κυριαρχούν σε αυτή την κοινότητα ανήκουν σε δύο διαφορετικές φιλοσοφίες:

• Firmicutes – ειδικά αυτά του γένους Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum και Ruminococcus
• Βακτηροειδείς – Το Prevotella είναι το κυρίαρχο γένος εδώ

Τα αρχαία αποτελούν περίπου το 1% της μικροβιακής μάζας, και όσον αφορά τους ευκαρυώτες, υπάρχουν πρωτόζωα. Αυτά αποτελούν το ένα τρίτο του συνόλου και υπάρχουν και μερικοί μύκητες.

Βακτήρια

Οι αγελάδες πρέπει να αφομοιώνουν σωστά την κυτταρίνη, το κύριο συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των φυτών. Ετσι, Τα κυτταρολυτικά βακτήρια είναι απαραίτητα.

Σε αυτή την περίπτωση, ένα pH χαμηλότερο από 5,5 επηρεάζει τη διαδικασία πέψης των ινών και μια θερμοκρασία 39 βαθμών βλάπτει την ικανότητα πρόσφυσης των βακτηρίων.

Τα αμυλολυτικά βακτήρια είναι επίσης σημαντικά λόγω της παρουσίας αμύλου στη διατροφή των βοοειδών και των αγελάδων που τρέφονται με σιτηρά.

Τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μεταβολίζουν το γαλακτικό οξύ και ελέγχουν τη συσσώρευσή του. Ετσι, βοηθούν στη διατήρηση του pH στο σωστό εύρος.

Τέλος, τα βακτήρια που αποικοδομούν την πηκτίνη παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο, καθώς η πηκτίνη αντιπροσωπεύει το 10 – 20% των συνολικών υδατανθράκων στη διατροφή αυτών των ζώων.

Μεθανογόνες καμάρες

Η δραστηριότητα των μικροοργανισμών είναι η κύρια πηγή αερίων του θερμοκηπίου στη γεωργία. Το μεθάνιο παράγεται από μεθανογόνα τόξα και λαμβάνεται ως τελικό προϊόν ζύμωσης. Κάποιοι το θεωρούν απώλεια ενέργειας γιατί αντιπροσωπεύει το 6 – 10% της συνολικής ενέργειας.

Αυτό το αέριο συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου όταν συγχωνεύεται στο περιβάλλον. Κατά τη διάρκεια της μεθανογένεσης, τα επίπεδα του CO2 και του υδρογόνου στο μέσο μειώνονται. αυτό είναι καλό γιατί είναι απαραίτητο. Το 80% του μεθανίου οφείλεται στη ζύμωση της ίνας (κυτταρίνη) ενώ το υπόλοιπο 20% στην αποσύνθεση της κοπριάς.

Πρωτόζωα

Αυτά τα μικρόβια μειώνουν τον κίνδυνο οξέωσης μετά την κατανάλωση τροφών που έχουν υψηλή συγκέντρωση εύπεπτων σακχάρων.

Η κύρια λειτουργία του 90% των βλεφαρίδων πρωτόζωων είναι η υδρόλυση και η ζύμωση της κυτταρίνης. Η βλεφαροειδής αφίνη Diplopastron έχει αμυλολυτική δράση, με την οποία παράγει μαλτόζη και γλυκόζη.

Μανιτάρια

Μερικοί κυτταρολυτικοί μύκητες παράγουν ορισμένα ένζυμα ικανά να υδρολύουν την κυτταρίνη και τις ξυλάνες. Η μυκητιακή δραστηριότητα προάγει την πέψη του κυτταρικού τοιχώματος των λαχανικών.

Αυτά είναι σημαντικά, πάνω απ’ όλα, όταν τα μηρυκαστικά καταπίνουν λιγνιωμένα υποστρώματα. Για παράδειγμα, το Neocallimastix frontalis διαλυτοποιεί την επένδυση στα κυτταρικά τοιχώματα έτσι ώστε τα βακτήρια να έχουν πρόσβαση στην κυτταρίνη χωρίς προβλήματα.

Σημασία των μικροβίων

Όπως μπορείτε να δείτε, οι μικροοργανισμοί είναι απαραίτητοι στον υποβαθμισμένο μεταβολισμό της τροφής που καταπίνουν τα μηρυκαστικά. Έτσι, αυτό είναι ένα ακόμη παράδειγμα της σημασίας αυτών των μονοκύτταρων όντων στον ζωικό κόσμο.

Τελικά, πρέπει να διευκρινίσουμε ότι αυτή η μικροχλωρίδα πρέπει να παραμείνει σε καλή κατάσταση για να αποφευχθούν φυσιολογικά προβλήματα στο ζώοόπως οξέωση.

Μπορεί να σας ενδιαφέρει…