Våmmen, ett mikrobiellt ekosystem i en ko

24 januari, 2021
Våmmen är ansvarig för att smälta komplexa växtföreningar lättare så att djuret kan assimilera dem. Därför finns det en symbios mellan det mikrobiella ekosystemet i våmmen och idisslarna.

Idisslare äter föreningar som andra arter, som människor, inte kan smälta. Detta är tack vare ett brett utbud av mikroorganismer i ett veritabelt mikrobiellt ekosystem, som är ansvarigt för att smälta dessa näringsämnen anaerobt (utan syre) i våmmen, genom en process som kallas jäsning.

Denna process är nödvändig för överlevnad av många arter med stor betydelse inom jordbruket, som kor. Dagens artikel kommer att diskutera vad våmmen är och några av de mikroorganismer som är involverade i denna fascinerande process.

Våmmen, med ett mikrobiellt ekosystem

Idisslare (nötkreatur, getter, rådjur och får) har ett något komplext matsmältningssystem, bildat av fyra magdelar:

  1. Våmmen
  2. Nätmagen
  3. Bladmage
  4. Löpmagen

Inuti våmmen producerar tusentals mikroskopiska varelser enzymer som hjälper till att smälta växtfibrer och cellulosa. Därför säger vi att våmmen är ett mikrobiellt ekosystem där bakterier utgör 60% av mikroorganismpopulationen.

Våmmens processer

Våmmen står i förbindelse med munnen genom matstrupen. Det här är stegen som maten följer för matsmältningen:

  1. För det första äter djuren växter och dessa innehåller cellulosa, stärkelse, pektiner och andra element som idisslare inte kan smälta direkt, eftersom de inte har de nödvändiga enzymerna för detta.
  2. Maten passerar sedan från munnen till våmmen, där ett mikrobiellt ekosystem av olika mikroorganismer omvandlar dessa komplexa molekyler till enklare molekyler såsom fettsyror med låg molekylvikt, koldioxid och metan.
  3. När dessa molekyler är helt uppdelade i andra molekyler, som tarmen kan absorbera, återvänder maten till munnen, där den tuggas och om igen sväljs ner.
  4. Slutligen går den halvsmälta maten till nätmagen och sedan till bladmagen och löpmagen (huvudmagen) eftersom det är där matsmältningsprocessen äger rum.

Jäsning

Dessa mikrobiella samhällen producerar enzymer med viktiga funktioner för att bryta ned kolhydrater (från cellulosa, stärkelse och socker), liksom kväveföreningar och lipider. Denna nedbrytning sker genom en jäsningsprocess.

Denna process är viktig för att erhålla energi (i form av adenosintrifosfat), för tillväxten av själva mikroorganismer och för att producera viktiga molekyler för djuret, såsom glukos. De är också viktiga i föreningar som innehåller kväve, vilket är viktigt för proteinsyntes.

Mikroorganismerna själva producerar dem inuti våmmen, och djurets matsmältningssystem får en energikälla utan att behöva tillgripa yttre element som vitamin B eller essentiella aminosyror.

mikrobiellt ekosystem

Våmmen – ett symbiotiskt förhållande i en anaerob miljö

Vi måste betona att våmmen är, som du kan se, ett exempel på ömsesidig symbios: idisslare ger mikrober en lämplig miljö för deras tillväxt och aktivitet. I gengäld ger mikroorganismerna näringsämnen till värden, som de annars inte skulle kunna tillgodogöra sig.

På detta sätt kan idisslare äta en diet rik på fiber och med en låg proteinhalt.

Detta ekosystem i våmmen består av ett brett utbud av mikroorganismer. Dessa etablerar ett symbiotiskt förhållande i en miljö där det inte finns syre.

Denna mikrobiota innehåller bakterier, arkéer (archaea), protozoer och svampar. Bakterier är mest mottagliga för våmmens fysikalisk-kemiska egenskaper. De som dominerar detta samhälle tillhör två olika typer:

Arkéer utgör cirka 1% av den mikrobiella massan, och eukaryoter kan vi se främst i form av protozoer. Dessa utgör en tredjedel av summan, och det finns också några svampar.

Ett mikrobiellt ekosystem

Kor behöver smälta cellulosa ordentligt, huvudkomponenten i cellväggarna i växtceller. För detta är bakterier som kan bryta ner cellulosa väsentliga.

I det här fallet påverkar ett pH som är lägre än 5,5 processen för fibernedbrytning, och en temperatur på 39 grader försvagar kapaciteten för bakteriell vidhäftning.

Amylolytiska bakterier är också viktiga på grund av närvaron av stärkelse i kosten hos nötkreatur och kor som får korn till mat.

Mjölksyrabakterier metaboliserar mjölksyra och kontrollerar ackumuleringen av detta ämne. På så sätt hjälper de till att hålla pH-nivån i rätt intervall.

Slutligen spelar också pektinnedbrytande bakterier en viktig roll, eftersom pektin representerar 10-20% av den totala kolhydraten i kosten för dessa djur.

Metanogena arkéer

Aktiviteten hos mikroorganismer är den viktigaste källan till växthusgaser i jordbruket. Metan genereras av metanogena arkéer och erhålls som en slutprodukt av jäsning. Vissa anser att det är en energiförlust eftersom den representerar 6-10% av den totala energin.

Denna gas bidrar till växthuseffekten när den tar sig ut i miljön. Under metanogenes minskar nivåerna av CO2 och väte i mediet, något som är nödvändigt. 80% av metan beror på jäsning av fiber (cellulosa) medan de återstående 20% beror på nedbrytning av gödsel.

Protozoer

Dessa mikrober minskar risken för acidos efter att ha konsumerat mat som har en hög koncentration av lätt smältbart socker.

Huvudfunktionen för 90% av ciliatprotozoerna är att hydrolysera och jäsa cellulosa. Dessa ciliater har amylolytisk aktivitet genom vilken de producerar maltos och glukos.

Svampar

Vissa typer av cellulolytiska svampar producerar vissa enzymer som kan hydrolysera cellulosa och xylaner. Svampaktivitet främjar matsmältningen av cellväggar i plantmaterial.

Dessa är särskilt viktiga när idisslare intar lignifiserade substrat. Till exempel löser Neocallimastix frontalis upp cellväggarna så att bakterier kan komma åt cellulosan utan problem.

unga kor

Betydelsen av mikrober

Som du kan se är mikroorganismer avgörande för den nedbrytande ämnesomsättningen av mat som intas av idisslare. Så detta är ett exempel på vikten av dessa encelliga varelser i djurvärlden.

Slutligen måste vi göra det klart att denna mikrobiota måste hålla sig i god form för att undvika fysiologiska problem hos djuret, såsom acidos.

  • Krause, D.O., Nagaraja, T.G., Wright, A.D. and Callaway T.R. Board-invited review: Rumen microbiology: leading the way in microbial ecology. J. Anim. Sci. (2013) 91 (1): 331-341.
  • Bickhart, D.M., and Weimer, P.J. Symposium revier: Host-rumen microbe interactions may be leveraged to improve the productivity of dairy cows. J. Dairy Sci. (2018) 101(8): 7680-7689.
  • Baldwin, R.L. and Connor, E.E. Rumen function and development. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. (2017) 33(3): 427-439.
  • McCann, J.C., Elolimy, A.A. and Loor, J.J. Rumen microbiome, probiotics and fermentation additives. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. (2017) 33(3): 539-553.
  • Castillo, A.R., Burrola, M.E., Domínguez, J. and Chávez, A. Rumen microorganisms and fermentation. Arch. Med. Vet. (2014) 46: 349-361.