-
W żołądkach krów i owiec wykryto nieznaną organellę komórkową w mikroorganizmach, która może mieć wpływ na emisję metanu przez te zwierzęta.
-
Zespół naukowców odkrył nową strukturę u orzęsków z rodzaju Dasytricha, produkującą wodór wykorzystywany przez archeony do generowania metanu.
-
Odkrycie hydrogenobodów wskazuje możliwość opracowania diet, dodatków paszowych i probiotyków wpływających na mikroorganizmy odpowiedzialne za emisję metanu.
-
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Krowy, owce i kozy należą do największych źródeł metanu związanego z działalnością człowieka. Gaz powstaje w ich układzie pokarmowym podczas trawienia roślin i jest później uwalniany głównie przez odbijanie. Według szacunków odpowiada to za około 30 proc. antropogenicznych emisji metanu. Teraz naukowcy opisali mechanizm, który może pomóc lepiej zrozumieć ten proces.
W czasopiśmie „Science” badacze opisali nową organellę komórkową odkrytą w mikroorganizmach żyjących w żwaczu przeżuwaczy. Nadano jej nazwę „hydrogenobody”. Struktura produkuje wodór wykorzystywany następnie przez archeony do wytwarzania metanu.
Żwacz jest częścią układu pokarmowego przeżuwaczy działającą jak ogromny fermentor. To tam mikroorganizmy rozkładają włókna roślinne, których same zwierzęta nie byłyby w stanie strawić. Jedną z grup takich organizmów są orzęski, jednokomórkowe eukarionty stanowiące nawet jedną czwartą biomasy drobnoustrojów w żwaczu.
Przez lata pozostawały jednak słabo poznane. Problemem była analiza ich materiału genetycznego. DNA niektórych z tych organizmów łatwo miesza się z materiałem innych mikroorganizmów obecnych w żwaczu.
Nowa organella w mikroorganizmach z żwacza
Zespół kierowany przez Wei Miao z Chińskiej Akademii Nauk zebrał próbki orzęsków z żołądków krów, owiec, kóz i jeleni. Naukowcy zsekwencjonowali ich genomy i połączyli wyniki z wcześniejszymi bazami danych. W efekcie powstała baza obejmująca 450 genomów orzęsków oraz 65 gatunków tych organizmów. Aż 45 z nich wcześniej nie zostało opisanych genetycznie.
Badacze zauważyli też wyraźny związek między obecnością niektórych gatunków orzęsków a ilością produkowanego metanu. U owiec emitujących dużo tego gazu poziom orzęsków z rodzaju Dasytricha był niemal stukrotnie wyższy niż u zwierząt karmionych identycznie, ale emitujących mniej metanu.
Kiedy naukowcy przyjrzeli się komórkom Dasytricha pod mikroskopem, odkryli nieznaną wcześniej strukturę o owalnym kształcie i wnętrzu przypominającym plaster miodu. To właśnie hydrogenobody.
-
Humbak Timmy nie daje znaku życia. Prawdopodobnie nie przeżył
-
Gdzie wyrzucić brudny słoik? Sortownie proszą tylko o jedno
Ich działanie polega na usuwaniu tlenu i produkcji wodoru. Ten z kolei staje się paliwem dla archeonów odpowiedzialnych za wytwarzanie metanu.
„To tworzy bezpośredni związek między biologią komórek orzęsków a emisjami metanu u przeżuwaczy” – mówi Wei Miao z Chińskiej Akademii Nauk w rozmowie z „Nature”.
Mniej metanu dzięki zmianie diety?
Nowo odkryta organella różni się od wcześniej znanych struktur produkujących wodór. Typowe organelle tego rodzaju mają podwójną błonę komórkową i są ewolucyjnie powiązane z mitochondriami. Hydrogenobody otacza tylko pojedyncza warstwa fosfolipidowa o grubości około 5 nanometrów.
„Ta cecha wskazuje, że hydrogenobody nie pochodzą od mitochondriów” – wyjaśnia Miao w rozmowie z „Nature”.
Naukowcy odkryli też duże różnice między gatunkami orzęsków. Komórki Dasytricha zawierały 28 razy więcej hydrogenobodów niż orzęski z rodzaju Entodinium. W eksperymentach laboratoryjnych produkowały też wyraźnie więcej metanu.
Odkrycie może mieć praktyczne znaczenie dla rolnictwa i polityki klimatycznej. Metan ogrzewa atmosferę znacznie silniej niż dwutlenek węgla, choć utrzymuje się w niej krócej. Ograniczenie emisji z hodowli zwierząt jest uznawane za jeden z szybszych sposobów spowalniania ocieplenia klimatu.
Badacze sugerują, że w przyszłości możliwe byłoby opracowanie diet lub dodatków paszowych działających konkretnie na mikroorganizmy zawierające hydrogenobody. Rozważane są też probiotyki i programy hodowlane ograniczające obecność najbardziej „metanowych” gatunków orzęsków.
„To otwiera nowe możliwości bardziej precyzyjnego modyfikowania mikrobiomu żwacza” – mówi Oscar Gonzalez-Recio z Uniwersytetu w Edynburgu w rozmowie z „Nature”.