Biyoyakıtlar ve diğer emtia kimyasallarından metan üretimine kadar, genomik çalışma keçi bağırsağının gizemlerini araştırıyor.

Tüm geviş getiren hayvanlar gibi, keçiler de zorlu bitki parçalarını parçalayan güçlü enzimler salgılamak için milyonlarca yıl içinde evrimleşmiş bağırsak mikrobiyomlarına sahiptir ve bu da hayvanların çeşitli bitki örtüsünden beslenmeye erişmesine olanak tanır.

Biyoyakıtlar ve diğer emtia kimyasallarından metan üretimine kadar, genomik çalışma keçi bağırsağının gizemlerini araştırıyor.

Michelle O'Malley uzun süredir bağırsak mikroplarından ilham alıyor. Otçul sindirim sistemini incelemeye başladığından beri, UC Santa Barbara kimya mühendisliği profesörü birçok öğrenciye doktora dereceleri almaları için rehberlik etti, kariyerinin ilk ve orta döneminde ödüller kazandı (Başkan Obama'dan bir takdir dahil), kadroya girdi ve tam pozisyona yükseldi. profesör. Yol boyunca üç çocuğu bile oldu. Her şeyde bir sabit: keçi kakası.

2015 yılında araştırma ekibiyle birlikte büyük otoburlarda bağırsak mikroplarını karakterize etmek için iddialı bir projeye ilk kez girişen O'Malley, "Bu, laboratuvarımdaki en uzun tek çaba oldu" dedi. Amaç? Bu hayvanların mikrobiyomları aracılığıyla bitki materyalinden, özellikle de şekerlerin sert bitki hücre duvarlarının arkasında hapsolduğu lifli, gıda olmayan kısımlardan enerji elde etmeyi nasıl başardıklarını anlamak. Bu süreci anlamak, biyoyakıtlardan ilaca kadar modern yaşam için gerekli olan çok çeşitli kimyasallar için gerekli olan ham maddelerin bol miktarda, yenilenebilir bitki parçalarından çıkarılmasına yönelik yöntemleri ortaya çıkarabilir. Bu da, bu malzemeler için daha sınırlı kaynaklara olan bağımlılığımızı azaltabilir ve hatta ortadan kaldırabilir.

Şimdi, O'Malley başka bir dönüm noktasına ulaştı. Nature Microbiology dergisindeki bir makalede , o ve ekibi, daha önce bilinmeyen 700'den fazla mikrobiyal genom ve binlerce yeni enzimin yanı sıra, çoğu için olası bir mekanizma içeren 400'den fazla paralel anaerobik zenginleştirme deneyinin sonuçlarını bildirdi. metan genellikle inekleri ve keçileri suçlar.

Mikrobiyal Yoklama

O'Malley, "Bu çalışma ile yapmak istediğimiz şeylerden biri, keçi sindirim sisteminin sunduğu biyoişlem derslerini öğrenip öğrenemeyeceğimizi kendimize sormaktı." Dedi. Tüm geviş getiren hayvanlar gibi, keçiler de zorlu bitki parçalarını parçalayan güçlü enzimler salgılamak için milyonlarca yıl içinde evrimleşmiş bağırsak mikrobiyomlarına sahiptir ve bu da hayvanların çeşitli bitki örtüsünden beslenmeye erişmesine olanak tanır.

"Çalışmanın amacı gerçekten mikroplar ve daha da önemlisi bu zor işleri yapan mikrop takımları hakkında bilgi edinmek" dedi.

Araştırmacıların özellikle ilgisini çeken, keçi bağırsağı mikrobiyomunun bakteri olmayan sakinleriydi - bakterilerin baskın olduğu popülasyonun küçük bir bölümünü oluşturan anaerobik mantarlar gibi "küçük oyuncular". O'Malley, topluluğun bu üyelerinin yalnızca az sayıda ve çok uzak olmakla kalmayıp, kültürlenmelerinin de zor olduğunu söyledi. Bağırsak mikrobiyomu araştırmaları uzun süredir devam ederken, çoğu çalışma mikrobiyomun nadir üyelerinin katkılarını görmezden geliyor.

"Kimse bu nadir üyelerin etkilerine gerçekten bakmamıştı" dedi.

Araştırmacılar, Santa Barbara Hayvanat Bahçesi'nde yaşayan San Clemente Adası Keçisi Elway'in katkılarıyla dışkı maddesi üzerinde yaklaşık 400'den fazla paralel zenginleştirme deneyinde, farklı biyokütle substratlarına sahip biyokütle bozan mikrop popülasyonlarını ortaya çıkardılar. Bakterilerin büyümesini engellemek için antibiyotikler kullanarak bu popülasyonlardan bazılarını daha da şekillendirdiler ve mantarlar ve metanojenler (Archaea alanından tek hücreli organizmalar) gibi daha nadir mikropları baskın hale getirdiler.

O'Malley, "Sonra tüm bu kültürleri sıraladık" dedi. "Yüksek kaliteli genomları yeniden oluşturmak için parçalanmış DNA dizilerini tekrar bir araya getirdik ve bu bize kimlerin orada olduğuna dair toplu bir resim verdi. Sonra bu genomları, her bir mikrobun ne yaptığına dair bize bir ipucu veren enzimler ve yollar için taradık. mikrobiyomda." O'Malley laboratuvar araştırmacıları, JGI Toplum Bilim Programının bir parçası olarak Enerji Ortak Genom Enstitüsü Departmanında bu örnekleri sıraladılar; bu çalışma için metagenom dizileme ve mantar genomiklerinde JGI uzmanlarıyla işbirliği yaptılar.

Çalışmaya göre, bu süreçte ekip "tür düzeyinde benzersiz" 700'den fazla yeni mikrobiyal genomu ortaya çıkardı. Ayrıca, daha önce büyük otoburlardan izole ettikleri nadir mantarlar da mevcuttu.

O'Malley, "Ama onları ilk kez normal topluluklarında eylem halinde gerçekten gördük," dedi.

Ağır vurucular

Küçük popülasyonları için, mantarların biyokütle bozulmasında orantısız olarak büyük bir rol oynadığı ortaya çıktı.

O'Malley, "Topluluğun işlev görmesi için güvendiği biyokütle parçalayıcı enzimlerde aslan payını üretiyorlar" dedi. Ek olarak, makaleye göre, mantarların bitki hücre duvarlarına fiziksel olarak nüfuz etme ve bu enzimlerin etki etmesi için yüzeyleri açığa çıkarma gibi başka stratejileri vardır.

Araştırmacılar ayrıca, artan biyokütle bozunma hızıyla birlikte, mantarların baskın olduğu konsorsiyumda metan üretiminde bir artış olduğunu da buldular. Hem bağırsak bakterileri hem de bağırsak mantarları metanojenlerle etki alanları arası ortaklıklar oluştururken, esasen karbonu doğal gaza fermente eden arkelere aktarırken, mantarlar bu konuda daha verimli görünüyor.

O'Malley, "Mantarların karbonu metana yönlendirmede daha etkili olduğunu düşünüyoruz." Dedi. "Başka bir deyişle, mantarlar bakterilerin yaptığı gibi bir grup yan ürün üretmiyor. Bakteriler, bir miktar metan dışında ek kısa zincirli yağ asitleri ve diğer kimyasal ürünler üretiyor. metanojenler." Gazeteye göre bu, "mantarların metan salınımında daha önce bilinenden daha büyük bir rol oynadığını" öne sürüyor.

Araştırmadan elde edilen bu ve diğer içgörüler, bizi gezegende en bol bulunan organik bileşik olan selülozdan endüstriyel açıdan önemli kimyasallar oluşturmak için mikropları kullanan teknolojiler geliştirmeye daha da yaklaştırıyor. O'Malley ve grubu, bu karmaşık ruminal toplulukların üyeleri arasındaki rolleri ve etkileşimleri anlamaya odaklanıyor ve tasarlanmış mikrobiyal toplulukların katma değerli kimyasallar yaratabileceği bir geleceğe bakıyorlar.

O'Malley, "Sadece bir tür mikrobu değil, birkaç veya düzine mikropu barındıran bir biyo-reaktör inşa edebilir miyiz? Doğanın yaptığı gibi gerçekten karmaşık kimya yapabilir miyiz? Buradaki nihai amaç bu" dedi.

1 tane keçi kaç TL?

Keçi özellikleri nelerdir?

Tekeye gelen keçi nasıl belli olur?

Keçi en çok nerede yetişir?