Microbiologie in hapklare porties
Kan rood zeewier de oplossing zijn voor koeienboeren?
Archea krijgen veel minder zendtijd dan de andere twee levensdomeinen – Eukarya en Bacteriën. Bacteriën zijn in de meeste omgevingen talrijker dan archaea, vooral in de darmen van dieren waar Archaea, afhankelijk van het dier, slechts 1-2% van de microben uitmaken. Ondanks dat ze zo’n kleine minderheid van de microbiële populatie vormen, zijn Archea erin geslaagd een grote invloed op onze omgeving uit te oefenen. Sommige archaea kunnen het broeikasgas methaan produceren. Deze archaea, die ‘methanogenen’ worden genoemd, vinden hun thuis in anaerobe omstandigheden zoals diepzee hydrothermale bronnen en hypersalische sodameren, maar de plek waar ze de grootste invloed op ons hebben is in het spijsverteringskanaal van vee.
Runderen zijn een type graasdier dat bekend staat als een ‘herkauwer’. Dit verwijst naar het multi-compartimentsysteem waarmee ze hun voedsel verteren. Dit systeem bestaat uit vier compartimenten. De eerste twee compartimenten – de pens en de netmaag – zitten vol met microben die de vezels en zetmelen uit de herkauwerskauwen fermenteren. De kauw gaat dan naar de omasum waar vetzuren en ammoniak worden geabsorbeerd voordat het naar de laatste kamer gaat – de lebmaag – die op dezelfde manier functioneert als de magen van de meeste andere zoogdieren. Tijdens dit proces, met name in de pens waar het grootste deel van de fermentatie plaatsvindt, wordt methaan geproduceerd dat als oprisping in de atmosfeer vrijkomt. Ruminale methanogenen zijn verantwoordelijk voor 17% van de wereldwijde methaanuitstoot – meer dan de 15% die wordt uitgestoten door fossiele brandstoffen. Om deze reden hebben archaea de aandacht getrokken van onderzoekers die op zoek zijn naar een manier om de uitstoot op dit front te beteugelen.
In de afgelopen 5-10 jaar is er een groeiende interesse in het gebruik van zeewier om de methaanproductie door herkauwers te beperken. Door bepaalde soorten rood zeewier toe te voegen, kunnen boeren de hoeveelheid methaan die wordt geproduceerd verlagen door de methaanproductieweg te remmen. In een recent onderzoek werd diep ingegaan op de microbiële samenstelling van een in vitro pens die behandeld werd met drie soorten roodwieren: Asparagopsis taxiformis, Palmaria mollis en Mazzaella japonica. Van A. taxiformis is eerder aangetoond dat het de methaanproductie sterk remt. Het is inheems in Australië en Nieuw-Zeeland, maar is invasief geworden in vele andere delen van de wereld. In een poging om andere soorten zeewier te vinden die mogelijk een remmend effect hebben op de methaanproductie, behandelde deze groep onderzoekers de pens ook met P. mollis, een rood zeewier dat voorkomt aan de kust van het noordelijke deel van de Stille Oceaan, en M. japonica, dat oorspronkelijk voorkomt aan de Aziatische noordkust van de Stille Oceaan.
De onderzoekers inoculeerden verschillende in vitro ‘pens’ met microben afkomstig van een donorkoe, behandelden vervolgens elke pens met een ander rood zeewier en lieten ze in totaal 21 dagen fermenteren. Het toevoegen van zeewier aan de pens was een ongelooflijk verstorende gebeurtenis voor de microben, dus controleerden ze de microbiële gemeenschap door het microbiële DNA te bemonsteren en te sequencen om te bepalen welke soorten microben en welk aandeel van elke microbe in elk monster zaten. Van de drie geteste zeewieren was A. taxiformis de enige die een deuk maakte in de microbiële samenstelling. P. mollis en M. japonica leken geen effect te hebben. Dit komt waarschijnlijk doordat A. taxiformis het enige zeewier van de drie is dat bromoform produceert, de stof die de methaanproductie remt.
In een nevenexperiment van Terry et al. verminderde de met A. taxiformis behandelde pens de hoeveelheid geproduceerd methaan met 95%. Deze afname kan worden toegeschreven aan het bijna volledig uitroeien van methanogenen in de met A. taxiformis behandelde pens in dit onderzoek. Dit is op zich geweldig nieuws voor boeren die op zoek zijn naar manieren om de uitstoot van methaan te beperken. Het totaalplaatje is echter niet zo eenvoudig. Hoewel het zeewier bedoeld is om de methanogene gemeenschap aan te pakken, waren er enkele verschuivingen in de bacteriële samenstelling die in vivo een probleem zouden kunnen vormen.
Het begeleidende onderzoek toonde een vermindering in de fermentatie activiteit, wat kan worden toegeschreven aan een vermindering in Fibrobacter bacteriesoorten. Fibrobacter-soorten zijn enkele van de microben die cellulose afbreken in de pens en zijn belangrijk om voedingsstoffen beschikbaar te maken voor opname verderop in het proces. Prevotella-soorten, het meest voorkomende microbiële geslacht in de pens, zagen ook een grote verschuiving: hun overvloed nam toe met een factor 1,6, terwijl de microbiële gemeenschap stabiliseerde. Een meerderheid van de belangrijkste bacteriesoorten in de pens werd op de een of andere manier beïnvloed gedurende de 21 dagen van zeewierbehandeling. Deze microbiële verschuiving resulteerde in een algehele depressie in vezelafbraak en microbiële activiteit, wat schadelijk zou kunnen zijn voor de gezondheid van een dier dat dit veranderde dieet krijgt.
Rood zeewier, met name A. taxiformis, zou nog steeds een werkbare oplossing kunnen zijn voor methaanemissies uit de landbouw. Startende bedrijven in Zweden en Hawaï zijn op zoek naar manieren om A. taxiformis efficiënt te kweken voor gebruik in landbouwvoeding. Hoewel deze inspanningen nog in de kinderschoenen staan, hoopt men de productie van dit voedingssupplement op te schalen tot een wijdverspreide praktijk. De gezondheid van het dier moet echter zorgvuldig in overweging worden genomen. Hoewel verschuivingen in het darmmicrobioom normaal zijn, is er een gebrek aan uitgebreide langetermijnstudies naar het effect van deze verandering in het voer op verschillende soorten vee. Het is belangrijk dat de wetenschap het voortouw neemt als het gaat om diergezondheid en klimaatverandering.
Featured image: https://images.pexels.com/photos/5418559/pexels-photo-5418559.jpeg?auto=compress&cs=tinysrgb&w=1260&h=750&dpr=2
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 
