Каждый выдох жвачного животного усиливает парниковый эффект на нашей планете
Когда коровы отрыгивают, они выделяют в воздух значительный объем метана, что делает этих животных одним из основных источников выбросов парниковых газов на планете.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Science, обнаружили внутриклеточную структуру (органеллу), которая отвечает за выработку водорода и присутствует в микроорганизмах, обитающих в желудке коровы. Ученые пришли к выводу, что эта органелла может влиять на количество метана, выводимого из коровьего организма.
Как коровы производят метан
Коровы — жвачные млекопитающие с пищеварительной системой, которая расщепляет растительную пищу в четырехкамерном желудке. Внутри рубца — первого и самого большого отдела коровьего желудка — микроорганизмы ферментируют жесткие растительные волокна, выделяя в качестве отходов водород и углекислый газ.
Затем другие микроорганизмы, называемые метаногенами, соединяют эти два газа, в результате чего образуется метан. Поскольку коровьему организму метан не нужен, газ выводится наружу, преимущественно при отрыжке.
Но это не единственные микробы, участвующие в процессе образования метана. Значительный вклад также вносят инфузории, сложные одноклеточные микроорганизмы. Предыдущие исследования показали, что их удаление может сократить выбросы метана более чем на треть.
Водородные тельца
Чтобы лучше понять этот процесс, китайские исследователи секвенировали ДНК 450 видов рубцовых инфузорий и наблюдали за ста молочными коровами. Ученые измерили объем выделяемого ими метана и сравнили его с концентрацией конкретных микроорганизмов, обитающих в их желудках.
Исследователи заметили, что у коров с более высоким уровнем метана наблюдалось обилие генов, связанных с ранее неизвестной органеллой, присутствующей внутри клетки инфузорий. Ученые назвали эту органеллу водородным тельцем, потому что она способна производить водород, который питает производство метана.
Исследователи установили, что водородные тельца расположены внутри клеток инфузорий рядом с метаногенами. Это позволило предположить, что водородные тельца могут напрямую передавать водород метаногенам, которые преобразуют его в метан, в конечном итоге выдыхаемый коровой.
Ученые выяснили, что чем больше содержащих водородные тельца инфузорий в рубце коровы и чем эти микроорганизмы разнообразнее, тем больше метана производится в желудке. Таким образом, сделали вывод исследователи, именно численность инфузорий и их видовое разнообразие являются ключевыми факторами, которые определяют, сколько метана отрыгнет корова.
Исследователи считают, что результаты исследования могут в будущем помочь снизить выбросы метана от животноводства, например, за счет использования специально разработанных кормовых добавок, разрушающих водородные тельца.
Другое средство заставить коров прекратить выделение метана ранее нашли в желудах кенгурят.