Исследование коровьего желудка обнаружило микробы, способные повысить продуктивность

Современные технологии анализа ДНК обнаружили тысячи микробов в желудках коров, которые могут улучшить производство мяса и молока, а также поддержать здоровье скота.

Результаты дают наиболее чёткую на сегодняшний день картину того, как микробы в рубце коровы — первом из её четырёх желудков — помогают животным переваривать пищу и извлекать из неё энергию.

Исследователи проанализировали содержимое рубца сотен коров и обнаружили тысячи бактерий, а также архей — отдельную группу одноклеточных организмов. Выявление того, какие микробы необходимы для благополучия скота и производства пищи, может повлиять на будущие программы селекции.

Эти микробы позволяют крупному рогатому скоту и другим жвачным животным превращать растения и низкосортные продукты, непригодные в пищу для человека, в продукты с высокой питательной ценностью, такие как мясо, молоко и сыр.

Глобальное потепление

Микроскопические организмы снабжают скот питательными веществами и энергией, способствуют здоровью животных и, в качестве побочного продукта, выделяют метан, что вызывает обеспокоенность в связи с глобальным потеплением.

Новое исследование является продолжением работы той же команды, проведённой в прошлом году, в которой анализировались данные ДНК 42 коров. До этого исследования разнообразное сообщество бактерий и архей, живущих в рубце, было плохо изучено. Учёные не могли связать анализ ДНК с перевариванием пищи, здоровьем животных и выбросами парниковых газов.

Команда использовала новейшие технологии анализа ДНК, включая портативное устройство для секвенирования, способное быстро генерировать невероятно длинные и детальные данные ДНК. Это позволило исследователям полностью секвенировать геномы, от начала до конца, нескольких новых видов бактерий.

Новые штаммы

Учёные изучили образцы от 283 коров, идентифицировали почти 5000 новых штаммов микробов и более 2000 новых видов — микробов, о существовании которых ранее никто не знал.

Сотни тысяч новых ферментов, инструкции для которых закодированы в ДНК, могут иметь потенциальное применение в качестве биотоплива или в биотехнологической промышленности. Анализируя их генетическую информацию, команда выявила ранее неизвестные ферменты, способные извлекать энергию и питательные вещества из растительного материала.

Исследование было проведено учёными из Института Рослина Эдинбургского университета в сотрудничестве с Сельскохозяйственным колледжем Шотландии (SRUC) и Институтом Роуэтта Университета Абердина. Оно опубликовано в журнале Nature Biotechnology.

"Коровий рубец — это дар, который продолжает дарить. Мы были удивлены тем, сколько совершенно новых микробов мы обнаружили, что намного больше, чем в нашем предыдущем исследовании. Эти результаты будут служить основой для исследований здоровья коров и производства мяса и молока на многие годы вперёд", — говорит профессор Мик Уотсон, руководитель отдела генетики и геномики Института Рослина.

"Мы определили около 5000 новых геномов видов микробов в рубце, которые играют жизненно важную роль. Они не только способствуют селекции и улучшению питания для сокращения выбросов парниковых газов от крупного рогатого скота, но также повышают производственную эффективность, качество продукции и здоровье животных", — говорит профессор Райнер Рое, профессор генетики животных и микробиома в SRUC.