Vommen: Et mikrobielt økosystem i koen

Vommens økosystem er ansvarligt for at omdanne komplekse plantekomponenter til mindre dele, så dyret kan optage dem. Det er derfor, der er en symbiose mellem det mikrobielle økosystem og vommen.

Skrevet og kontrolleret af biolog María Muñoz Navarro.

Sidste ændring: 21 december, 2022

Drøvtyggere spiser komponenter, som andre arter såsom mennesker ikke kan fordøje. Det er takket være en bred variation af mikroorganismer, der er ansvarlige for anaerobisk at fordøje (uden ilt) disse næringsstoffer i vommen gennem en proces, der kaldes fermentering.

Denne proces er nødvendig for overlevelsen af mange arter, der er vigtige for landbrug, såsom køer. I dagens artikel vil vi diskutere, hvad vommen er, og nogle af mikroorganismerne der er involveret i denne fascinerende proces.

Vommen

Drøvtyggere (kvæg, geder, hjorte og får) har et temmelig komplekst fordøjelsessystem, der består af fire maver:

• Netmaven.
• Vommen.
• Bladmaven.
• Løben.

Indeni vommen producerer tusindvis af mikroskopiske væsener enzymer, som hjælper med at fordøje plantefibre og cellulose. Det er derfor, vi siger, at vommen er et mikrobielt økosystem, hvor bakterier udgør 60% af bestanden af mikroorganismer.

Processen i vommen

Vommen kommunikerer med munden gennem spiserøret. Dette er trinene, som fødevarer følger, indtil fordøjelsen:

• Først indtager dyret planter, og de indeholder cellulose, stivelse, pektin og andre elementer, som drøvtyggere ikke kan fordøje direkte, eftersom de ikke har de rigtige enzymer.
• Derefter passerer føden fra munden ned i vommen, hvor mikroorganismer omdanner disse komplekse molekyler til mere simple udgaver, såsom fedtsyrer med lav molekylvægt, kuldioxid og metan.
• Når disse molekyler er fuldstændig nedbrudt til andre, som dyrets tarme kan optage, vender føden tilbage til munden, hvor det bliver tygget og indtaget igen.
• Til sidst passerer den semi-fordøjede føde til netmaven og derefter til bladmaven og løben (den primære mave), fordi det er der, fordøjelsesprocessen finder sted.

Fermentering i vommen

Disse mikrobielle samfund producerer enzymer med essentielle funktioner for at nedbryde kulhdyrater (fra cellulose, stivelse og sukker) samt nitrogenkomponenter og lipider. Denne nedbrydning sker gennem en fermenteringsproces.

Denne proces er essentiel for at få energi (i form af ATP), for væksten af selve mikroorganismerne og for at producere essentielle molekyler for dyret såsom glukose. De er også vigtige i komponenter, som indeholder nitrogen, hvilket er essentielt for omdannelsen af protein.

Mikroorganismerne selv producerer dem indeni, og dyrets fordøjelsessystem får en kilde til energi uden at skulle ty til eksterne elementer såsom B-vitamin eller essentielle aminosyrer.

Vommens økosystem – et symbiotisk forhold i et anaerobt miljø

Vi må understrege, at vommen er et eksempel på gensidig symbiose, som du kan se: Drøvtyggere giver mikrober et passende miljø for deres vækst og aktivitet.  Til gengæld giver mikroorganismerne næringsstoffer til værten, som de ellers ikke ville kunne fordøje.

På den måde har drøvtyggere en kost rig på fiber og lav på protein.

Dette økosystem hos drøvtyggere består af en bred variation af mikroorganismer. De etablerer et symbiotisk forhold i et miljø, hvor der ikke er noget ilt.

Denne mikrobiota består af bakterier, arkæer, protozoer og svampe. Bakterier de mest modtagelige for de fysisk-kemiske egenskaber i vommen. Dem, som dominerer dette samfund, tilhører to forskellige filosofier:

• Firmicutes – især dem af slægten Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum og Ruminococcus.
• Bacteriodes – Prevotella er den dominerende her.

Arkæerne udgør omkring 1% af den mikrobielle masse, og med hensyn til eukaryoter er der protozoer. De udgør en tredjedel af totalen, og der er altid nogle svampe.

Bakterier

Køer skal fordøje cellulose ordentligt, som er den primære komponent i cellevæggen i planter. Cellulolytiske bakterier er dermed essentielle.

I dette tilfælde påvirker en pH lavere end 5,5 processen med fordøjelse af fiber og en temperatur på 39 grader hæmmer bakteriers evne til at klistre fast.

Amylotiske bakterier er også vigtige på grund af tilstedeværelsen af stivelse i kosten hos kvæg og køer, der får korn.

Mælkesyrebakterier omdanner mælkesyre og kontrollerer ophobningen af det. Det hjælper dermed med at holde pH-værdien indenfor det korrekte interval.

Som det sidste spiller pektin-nedbrydende bakterier også en større rolle, eftersom pektin udgør 10-20% af den totalte mængde kulhydrater i kosten hos disse dyr.

Metanogene arkæer

Aktiviteten af mikroorganismer er den primære kilde til drivhusgasser i landbrug. Metan bliver skabt af metanogene arkæer og er det endelige produkt af fermentering. Nogle anser det som tab af energi, fordi de repræsenterer 6-10% af den totale energi.

Denne luftart bidrager til drivhuseffekten, når den trænger ud i miljøet. Under metanogenese reduceres niveauerne af CO2 og brintoverilte i mediet; det er godt, fordi det er nødvendigt. 80% af dette metan er på grund af fermenteringen af fiber (cellulose), mens de resterende 20% er på grund af nedbrydningen af gødningen.

Protozoer

Disse mikrober reducerer risikoen for acidose som følge af indtag af føde, som har en høj koncentration af letfordøjeligt sukker.

Den primære funktion af 90% af de ciliate protozoer er at nedbryde og fermentere cellulose. Diplopastron har amylotisk aktivitet, som den producerer maltose og glukose med.

Svampe

Nogle cellulytiske svampe producerer bestemte enzymer, der er i stand til at nedbryde cellulose og xylan. Svampes aktivitet fremmer fordøjelsen af cellevægge i grøntsager.

De er mest af alt vigtige, når drøvtyggere indtager substrater med foring. For eksempel opløser neocallimastix frontalis foringen i cellevæggene, så bakterier kan få adgang til cellulose uden problemer.

Betydningen af mikrober

Som du kan se, er mikroorganismer essentielle i nedbrydningen af føde indtaget af drøvtyggere. Det er endnu et eksempel på betydningen af disse enkeltcellede væsener i dyreverden.

Som det sidste bliver vi nødt til at slå fast, at denne mikrobiota skal forblive i god form for, at man kan undgå fysiologiske problemer hos dyret, såsom acidose.