Dlaczego przeżuwacze są w stanie trawić celulozę?

Przeżuwacze, w tym krowy, owce, kozy i jelenie, to zwierzęta roślinożerne posiadające wyspecjalizowany układ trawienny, powszechnie znany jako układ fermentacji jelita przedniego, który umożliwia im wydajne przetwarzanie celulozy, złożonego węglowodanu, z którego w dużej mierze zbudowane są ściany komórkowe roślin z.

System fermentacji jelita przedniego składa się z czterech głównych przedziałów:

1. Żwacz: Żwacz to duża kadź fermentacyjna, która służy jako centralny ośrodek procesu trawienia. Jest domem dla zróżnicowanej populacji miliardów mikroorganizmów, w tym bakterii, pierwotniaków i grzybów, które wspólnie tworzą mikrobiom żwacza.

2. Siateczka: Siateczka, połączona ze żwaczem, ma strukturę przypominającą plaster miodu i pełni funkcję „stacji sortowania” połkniętego pokarmu.

3. Omasum: Omasum, zwane także „księgą liści”, dodatkowo absorbuje wodę i składniki odżywcze z przewodu pokarmowego.

4. Abomasum: Trawiec to „prawdziwy żołądek” przeżuwacza, w którym uwalniana jest wydzielina żołądkowa i enzymy rozkładające białka i przygotowujące treść pokarmową do dalszego trawienia i wchłaniania w jelicie cienkim.

Proces trawienia celulozy w układzie pokarmowym przeżuwaczy składa się z następujących etapów:

1. Połknięcie i zarzucanie: Przeżuwacze zaczynają od spożycia dużych ilości materiału roślinnego, który połykają bez dokładnego przeżuwania. Ten częściowo przeżuty pokarm, zwany cudem, jest tymczasowo magazynowany w żwaczu.

2. Fermentacja w żwaczu: Cukier jest zawracany i mieszany ze śliną, po czym zawracany jest do żwacza w celu fermentacji. Drobnoustroje żwacza wykorzystują enzymy, takie jak celulazy, do rozkładania celulozy na prostsze cukry, takie jak glukoza i lotne kwasy tłuszczowe.

3. Synteza białek drobnoustrojów: Mikroorganizmy żwacza wykorzystują produkty rozkładu celulozy wraz z innymi składnikami odżywczymi obecnymi w diecie do syntezy białek drobnoustrojów. Białka te stają się cennym źródłem aminokwasów, które zaspokajają potrzeby żywieniowe przeżuwaczy.

4. Wchłanianie i trawienie: Treść, będąca złożoną mieszaniną komórek drobnoustrojów, częściowo sfermentowanego materiału roślinnego i innych składników odżywczych, przechodzi przez siateczkę, omasum i ostatecznie do trawieńca. W trawieńcu wydzielina żołądkowa i enzymy rozkładają komórki drobnoustrojów, włókna roślinne i inne strawne składniki. Składniki odżywcze są następnie wchłaniane w jelicie cienkim, a pozostały niestrawny materiał jest eliminowany jako odpad.

Proces fermentacji w żwaczu nie tylko umożliwia przeżuwaczom efektywne trawienie celulozy, ale także przyczynia się do produkcji lotnych kwasów tłuszczowych, które stanowią dla przeżuwaczy ważne źródło energii. Symbiotyczny związek między przeżuwaczem a drobnoustrojami w jego żwaczu ma kluczowe znaczenie dla dostępu do wartości odżywczej diety opartej na roślinach włóknistych, umożliwiając tym roślinożercom rozwój w środowiskach obfitujących w żywność bogatą w celulozę.