Как микробы в желудке лося разлагают биомассу

Микробы в желудочно-кишечном тракте жвачных животных, таких как лоси, помогают расщеплять устойчивую растительную биомассу на углеродные питательные вещества. Международная группа исследователей изучила микробные сообщества в рубце живых лосей, чтобы получить целостное представление о сложной микробной пищевой сети, ответственной за переработку углерода в этой экосистеме.

Понимание того, как микробы перерабатывают древесный материал (ветки, кору) в желудке лося, позволяет лучше предсказать, как сезонные изменения в диете животных влияют на их способность расщеплять такую биомассу. Эти знания можно применить для улучшения процессов в биоэнергетике, производстве биопродуктов и химической промышленности.

В отличие от предыдущих исследований на убитых охотниками животных, в этой работе изучали живых свободно пасущихся лосей на Аляске. Животных оснастили рубцовым фистулой — доступом к желудку, что позволило брать пробы в процессе переваривания естественного рациона. Это дало уникальную возможность наблюдать за микробными сообществами в рубце в режиме реального времени в течение весенних, летних и зимних месяцев.

Исследователи использовали комбинацию методов:

• Геномные данные от Объединенного института генома (JGI).
• Данные по белкам и метаболитам, полученные с помощью 600-МГц ЯМР-спектроскопии в Лаборатории экологической молекулярной науки (EMSL).

Анализ богатого набора данных в сочетании с современной энзимологией позволил понять, как микробы специализируются и координируют свои задачи для управления общим "потоком" углерода в рубце. Исследование дало метаболическое описание 180 геномов, большинство из которых были ранее неизвестны, и оценило недооцененное влияние вирусов на пищеварение жвачных.

Результаты расшифровывают структуру сообщества и метаболические взаимодействия в этой экосистеме, что имеет значение для сельского хозяйства, здоровья человека и производства биотоплива.