Waarom kunnen herkauwers cellulose verteren?

Herkauwers, waaronder koeien, schapen, geiten en herten, zijn herbivoren met een gespecialiseerd spijsverteringssysteem, algemeen bekend als het voordarmfermentatiesysteem, waardoor ze efficiënt cellulose kunnen verwerken, een complex koolhydraat dat grotendeels door de celwanden van planten wordt gemaakt van.

Het voordarmfermentatiesysteem bestaat uit vier hoofdcompartimenten:

1. Pens: De pens is een groot fermentatievat dat fungeert als het centrale knooppunt van het spijsverteringsproces. Het is de thuisbasis van een diverse populatie van miljarden micro-organismen, waaronder bacteriën, protozoa en schimmels, die samen het pensmicrobioom vormen.

2. Reticulum: Het reticulum is verbonden met de pens en is een honingraatachtige structuur die fungeert als een "sorteerstation" voor ingenomen voedsel.

3. Omasum: Het omasum, ook wel het 'bladboek' genoemd, absorbeert verder water en voedingsstoffen uit de spijsvertering.

4. Lebmaag: De lebmaag is de ‘echte maag’ van de herkauwer, waar maagafscheidingen en enzymen vrijkomen om eiwitten af ​​te breken en de spijsvertering voor te bereiden op verdere vertering en opname in de dunne darm.

Het proces van de vertering van cellulose in het spijsverteringsstelsel van herkauwers omvat de volgende stappen:

1. Inslikken en oprispen: Herkauwers beginnen met het consumeren van grote hoeveelheden plantaardig materiaal, dat ze doorslikken zonder grondig te kauwen. Dit gedeeltelijk gekauwde voedsel, herkauwer genoemd, wordt tijdelijk in de pens opgeslagen.

2. Gisting in de pens: Het herkauwt wordt uitgebraakt en gemengd met speeksel voordat het wordt teruggevoerd naar de pens voor fermentatie. De pensmicroben gebruiken enzymen, zoals cellulasen, om cellulose af te breken tot eenvoudigere suikers, zoals glucose en vluchtige vetzuren.

3. Microbiële eiwitsynthese: De pensmicro-organismen gebruiken de afbraakproducten van cellulose, samen met andere voedingsstoffen die in het dieet aanwezig zijn, om microbiële eiwitten te synthetiseren. Deze eiwitten worden een waardevolle bron van aminozuren die bijdragen aan de voedingsbehoeften van de herkauwer.

4. Absorptie en spijsvertering: De spijsvertering, een complex mengsel van microbiële cellen, gedeeltelijk gefermenteerd plantaardig materiaal en andere voedingsstoffen, passeert het reticulum, de omasum en uiteindelijk de lebmaag. In de lebmaag breken maagafscheidingen en enzymen de microbiële cellen, plantenvezels en andere verteerbare componenten af. De voedingsstoffen worden vervolgens in de dunne darm opgenomen en het resterende onverteerbare materiaal wordt als afval geëlimineerd.

Het pensfermentatieproces zorgt er niet alleen voor dat herkauwers cellulose efficiënt kunnen verteren, maar draagt ​​ook bij aan de productie van vluchtige vetzuren, die voor de herkauwer een belangrijke energiebron zijn. De symbiotische relatie tussen de herkauwer en zijn pensmicroben is cruciaal voor het verkrijgen van toegang tot de voedingswaarde van het vezelrijke, plantaardige dieet, waardoor deze herbivoren kunnen gedijen in omgevingen waar celluloserijk voedsel overvloedig aanwezig is.