На лугу, на лугу, на лугу пасутся ко... Правильно, коровы! Быть коровой — муторное занятие, ведь даже свою пищу корова не может переваривать без внешней, а точнее внутренней помощи. Всё начинается с пережёвывания. Взрослая корова вырабатывает до 50 литров слюны в день, ведь жевать приходится много. Слюна помогает пережёвывать и глотать пищу и содержит ферменты, например, слюнная липаза расщепляет жиры, а фермент амилаза — крахмал. В слюне также содержатся натрий, калий, фосфат, бикарбонат и мочевина. После тщательного пережёвывания комок травы, ныне именуемый болюсом, попадает в желудок. Желудок у коров четырёхкамерный и состоит из рубца, сетки, книжки и сычуга. Последние три можете не запоминать — они нам сегодня неинтересны. Первый отдел желудка — рубец — самый первый и самый интересный, ведь это маленький биореактор.
Именно в рубце происходит брожение или ферментация сахаров, крахмала, целлюлозы, гемицеллюлозы и пектинов. Вследствие этого образуются углекислый газ, метан, водород и короткоцепочечные летучие жирные кислоты: ацетат, пропионат и бутират. Эти кислоты являются основным источником энергии для коровы и непосредственно всасываются в кровь. В рубце обитают все три домена жизни: бактерии (в основном Bacillota (ранее известные как Firmicutes) и Prevotella-Bacteroides), археи (такие как Methanobrevibacter и Thermoplasma) и ядерные, такие как простейшие (цилиаты, жгутиковые и грибы, например, фикомицеты). Именно бактериальная биомасса является основным источником белка для коровы.
У нас, в отличие от коров, микробная деятельность происходит главным образом в толстой кишке. У коров этот процесс происходит и в рубце, и в толстой кишке, где разрушается лигнин и кристаллический крахмал. Коровы не единственные, кто способен переваривать пищу в рубце; овцы, олени, жирафы, антилопы, сумчатые, ленивцы и обезьяны-колобусы тоже так могут.
И как вы могли заметить, именно в рубце производится метан, а точнее его львиная доля — 89-99%. Все эти годы вам внушали, что коровы пердят метаном, но это не так. Большую часть метана они выпускают, рыгая или выдыхая. За это ответственны археи — древние одноклеточные организмы, единственные в мире, кто может производить метан. Эти археи называются метаногенами (из рода Euryarchaeota). Кстати, в нашем кишечнике они тоже есть, правда, не в таких количествах. Метаногены потребляют углекислый газ и водород и производят метан. Чтобы уменьшить выбросы метана, бедных животных сажают на диету и меняют условия содержания.
Однако не так давно одна компания из Нидерландов изобрела средство, которое снижает выбросы метана. Головной офис компании DSM-Firmenich находится в городе Маастрихт, где я получаю докторскую степень. Работает эта кормовая добавка следующим образом: Bovaer подавляет фермент, преобразующий углекислый газ и водород в метан. Окончательная формула состоит из 3-нитрооксипропанола (10,5%), пропиленгликоля (35,2%) и кремниевой кислоты (54,3%), благодаря чему образуется меньше метана. Добавка начинает действовать уже через 30 минут, и всего ¼ чайной ложки в день уменьшает выбросы метана у молочного скота на 30%, а у мясного — до 45%. Как утверждает компания, Bovaer безопасно расщепляется до соединений, которые уже естественным образом присутствуют в рубце. Это не вредит коровам. Испытания проводились и проводятся в 20 странах.
Ладно, коровы, но может ли человек есть мясо таких коров или пить их молоко на такой диете? Исследования на козах показали, что Bovaer выводится следующим образом: 1.9% — с фекалиями, 3.5% — с мочой, 6.42% — с молоком, 4.98% остаётся в пищевых тканях и 1.14% — в содержимом кишечного тракта. Остальные проценты улетучиваются в виде летучих метаболитов. То есть остается совсем мало не распавшегося соединения.
Меня беспокоит одно: со всеми этими попытками уменьшить выбросы метана мы можем потерять многочисленные виды метаногенных архей, которые можно было бы научиться использовать в биотехнологиях для производства метана в целях получения энергии. Ведь человечество поступало так уже не раз — мы уничтожили птицу додо и потеряли почти все дикие виды бананов.
Источники:
еxtensionточкаmsstateточкаedu/publications/understanding-the-ruminant-animal-digestive-system
Godoy-Vitorino, Filipa, et al. "Comparative analyses of foregut and hindgut bacterial communities in hoatzins and cows." The ISME journal 6.3 (2012): 531-541.
Hook, Sarah E., André-Denis G. Wright, and Brian W. McBride. "Methanogens: methane producers of the rumen and mitigation strategies." Archaea 2010.1 (2010): 945785.
Difford, Gareth Frank, et al. "Host genetics and the rumen microbiome jointly associate with methane emissions in dairy cows." PLoS genetics 14.10 (2018): e1007580.
EFSA Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (FEEDAP), et al. "Safety and efficacy of a feed additive consisting of 3‐nitrooxypropanol (Bovaer® 10) for ruminants for milk production and reproduction (DSM Nutritional Products Ltd)." Efsa Journal 19.11 (2021): e06905.
dsmточкаcom/anh/products-and-services/products/methane-inhibitors/bovaerточкаhtml
Ставя любо, подписываясь или же пересылая статью друзьям, Вы помогаете мне продвигать настоящую науку.
Предыдущая статья: Могут ли реки опреснить океан? Ведь они постоянно впадают в него!