消化反刍动物的科学

不仅仅是我们人类利用发酵来改善食物。这种生化过程也发生在反刍动物的胃里，包括奶牛。贝尔法斯特女王大学全球食品安全研究所的克里斯·克里维(Chris Creevey)加入了乔治亚·米尔斯(Georgia Mills)的行列，讲述了奶牛消化科学的内幕。但是为什么微生物对奶牛很重要呢?

Chris -一般来说，哺乳动物并不能很好地消化植物细胞壁中的碳水化合物，所以像牛、绵羊、山羊和长颈鹿这样的反刍动物已经进化出了多室胃;第一个房间是最大的，里面有高度多样化的微生物群落，它们的唯一工作是消化和分解这些碳水化合物，使其更容易被宿主吸收。

乔治亚-对。所以我想，奶牛的饮食选择太糟糕了。如果它们体内没有这个微生物群落，它们就无法消化这些草。

克里斯-没错。实际上，奶牛并不是靠草为生，而是靠微生物本身为生。微生物的活动，甚至微生物本身的细胞壁，对奶牛来说都是非常重要的蛋白质来源。

乔治亚-对。所以它们吃草来喂养微生物，然后微生物也喂养它们。

克里斯-是的，你可以这么看。

乔治亚州——有意思。当微生物分解这些草的时候呢?这产生了什么样的东西?

克里斯:总的来说，它能产生很多对奶牛非常重要的营养物质。但是也有……这个群落非常多样化:有细菌，古生菌，真菌。其中一些对正在进行的核心发酵过程不是很重要，其中一些就像是挂在一边，有点机会主义。其中之一是古细菌，它们利用房间里的游离氢，作为它们新陈代谢的一部分，产生甲烷作为副产品。

乔治亚-对。甲烷是什么?为什么这是个问题?

克里斯:对我们来说，关于甲烷的一个问题是它是一种强效的温室气体，它的温室效应是二氧化碳的24倍。所以，当你把世界各地大量的农业动物加起来，就会产生大量潜在的温室气体排放。平均高达全球排放量的7%或8%。

乔治亚-对。我得说你让我打消了之前我们在节目开始前聊天时的一个念头。我一直以为牛会放甲烷。

克里斯-是的。这是很多人都有的。因为瘤胃是消化系统的第一个腔室，甲烷被打嗝排出。绝大多数。所以是的，它们不会放那么多甲烷。

乔治亚——不管怎样，迷人。我们能做点什么吗?

Chris -现在有很多研究正在进行，寻找减少甲烷的不同方法，同时提高这些动物的效率，因为甲烷的产生本身就代表了牛的能量损失。所以如果你能减少甲烷，那么你就能增加进入动物体内的能量。

它们以不同的形式存在:有些是添加剂;饲料中的一些添加剂，如藻类，在减少甲烷方面具有非常有趣的潜力;其他可行的正在研究的方法是观察动物的繁殖，因为你可能会繁殖它们以产生更少的甲烷;或者你甚至可以给它们接种疫苗，让它们产生自己的抗体，专门减少瘤胃里的古细菌。有很多非常有趣的研究。

乔治亚州——我们能不能找些牛来给我们呼氧气，而不是甲烷?

克里斯-那可真是了不起。瘤胃是一个非常厌氧的环境，里面根本没有氧气。生活在那里的生物对它非常敏感，所以那里的任何氧气实际上都可以阻止整个发酵过程的发生。所以可能不是氧气。

乔治亚-没关系。考虑到它们如此重要，当农民给动物使用抗生素时会发生什么?这可能会消灭这个群落，意味着它们无法消化草吗?

克里斯:一般来说，抗生素往往对某些特定的生物群体很有针对性，所以它们不会消灭所有的生物。传统上，抗生素被用作饲料中的添加剂，只是为了提高动物的生长速度。这主要发生在饲养场。但自21世纪初以来，这种做法在欧盟已经被禁止了，在世界其他地区也被禁止了——这很重要，因为我们不想看到的是，我们增加了抗微生物耐药性基因和微生物群等与我们食物链相关的东西的发生率。

乔治亚-对。所以如果我们给奶牛注射抗生素，那么抗生素耐药性就会在它们体内生长。然后，我猜，我们吃牛?

克里斯:是的，这很复杂，因为，你知道，抗生素是由微生物产生的天然化合物，它们在这些群落和微生物群中发现很多。因此，你总能发现抗微生物药物抗性基因，因为这有点像两个群体之间的战争。

我想它总是存在的，但是如果我们在系统中加入抗菌剂，我们所能做的就是增加抗微生物基因在社区中的流行，我们可能会冒着社区成为抗微生物耐药性基因的储存库的风险，这些基因会被转移到食物链中，甚至可能进入人类病原体，所以我们真的必须非常小心我们如何使用它们。