stringtranslate.com

Ферментация задней кишки

Брожение в задней кишке — это пищеварительный процесс, наблюдаемый у травоядных животных с однокамерным желудком (животных с простым однокамерным желудком ). Целлюлоза переваривается с помощью симбиотических микробов, включая бактерии , археи и эукариоты [1] . Микробное брожение происходит в органах пищеварения, следующих за тонким кишечником : слепой и толстой кишке . Примерами ферментаторов задней кишки являются хоботки и крупные непарнокопытные, такие как лошади и носороги , а также мелкие животные, такие как грызуны , кролики и коалы . [2] Напротив, ферментация передней кишки — это форма переваривания целлюлозы, наблюдаемая у жвачных животных , таких как крупный рогатый скот , у которых желудок четырехкамерный, [3], а также у ленивцев , макроподид , некоторых обезьян и одной птицы, хоацина . [4]

слепая кишка

Ферментаторы задней кишки обычно имеют слепую и толстую кишку, которые намного больше и сложнее, чем у ферментеров передней или средней кишки . [5] Исследования на небольших ферментаторах слепой кишки, таких как белки-летяги , кролики и лемуры, показали, что у этих млекопитающих желудочно-кишечный тракт примерно в 10-13 раз длиннее их тела. [6] Это связано с высоким потреблением клетчатки и других трудноперевариваемых соединений, которые характерны для рациона травоядных животных с однокамерным желудком. [7]

Легкоусвояемая пища перерабатывается в желудочно-кишечном тракте и выводится в виде обычных фекалий. Но чтобы получить питательные вещества из трудноперевариваемой клетчатки, некоторые более мелкие ферментеры задней кишки, такие как зайцеобразные (кролики, зайцы, пищухи), ферментируют клетчатку в слепой кишке (на стыке тонкой и толстой кишки), а затем выделяют ее содержимое в виде цекотропов . которые попадают в организм повторно ( цекотрофия ). Затем цекотропы всасываются в тонком кишечнике для использования питательных веществ. [7]

Этот процесс также полезен для восстановления популяции микрофлоры или кишечной флоры . Эти микробы обитают в желудочно-кишечном тракте и могут действовать как защитные агенты, укрепляющие иммунную систему . Маленькие ферментеры задней кишки обладают способностью удалять свою микрофлору, что полезно во время спячки , спячки и оцепенения .

Эффективность

Хотя ферментация в передней кишке обычно считается более эффективной, а животные с однокамерным желудком не могут переваривать целлюлозу так же эффективно, как жвачные, [5] ферментация в задней кишке позволяет животным потреблять небольшое количество некачественного корма в течение всего дня и, таким образом, выживать в условиях, в которых жвачные животные не могут этого сделать. получать питание, адекватное их потребностям. В то время как жвачным животным требуется много времени для отдыха между приемами пищи, ферментеры задней кишки могут потреблять небольшие порции более часто, что позволяет им есть и двигаться с большей готовностью. [8] Крупные ферментеры задней кишки питаются большими объемами: они поглощают большое количество пищи с низким содержанием питательных веществ, которую перерабатывают быстрее, чем это было бы возможно для ферментера передней кишки аналогичного размера. Основной пищей этой категории является трава, и травоядные передвигаются на большие расстояния, чтобы воспользоваться фазами роста травы в разных регионах. [9]

Скорость

Способность перерабатывать пищу быстрее, чем ферментеры передней кишки, дает ферментаторам задней кишки преимущество при очень больших размерах тела, поскольку они способны усваивать значительно больший объем пищи. Крупнейшие из ныне живущих и доисторических мегатравоядных животных , слоны и индрикотерии (разновидность носорогов), соответственно, были ферментаторами задней кишки. [10] Изучение темпов эволюции большей максимальной массы тела у различных групп наземных млекопитающих показало, что самый быстрый рост массы тела с течением времени произошел у ферментеров задней кишки ( непарнокопытных , грызунов и хоботных ). [11]

Типы

Ферментеры задней кишки подразделяются на две группы в зависимости от относительного размера различных органов пищеварения по отношению к остальной части системы: ферментеры толстой кишки , как правило, представляют собой более крупные виды, такие как лошади, а ферментеры слепой кишки - более мелкие животные, такие как кролики и грызуны. [2] Однако, несмотря на терминологию, ферментеры толстой кишки, такие как лошади, широко используют слепую кишку для расщепления целлюлозы. [12] [13] Кроме того, ферментеры толстой кишки обычно имеют пропорционально длинную толстую кишку, чем тонкую кишку, тогда как ферментеры слепой кишки имеют значительно увеличенную слепую кишку по сравнению с остальной частью пищеварительного тракта.

Насекомые

Помимо млекопитающих, некоторые насекомые также являются ферментаторами задней кишки, наиболее изученными из которых являются термиты , для которых характерно увеличенное «брюшко» задней кишки, в котором также находится основная часть кишечной микробиоты. [14] Переваривание древесных частиц у низших термитов осуществляется внутри фагосом кишечных жгутиконосцев, но у высших термитов, не имеющих жгутиковых, это, по-видимому, осуществляется бактериями, связанными с волокнами. [15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лю, Нин; и др. (2022). «Окислительное расщепление целлюлозы в кишечнике лошади». Заводы по производству микробных клеток . 21 (1): 38. дои : 10.1186/s12934-022-01767-8 . ПМЦ  8917663 . ПМИД  35279161.
  2. ^ ab Грант, Адаптация Керрин в питании травоядных, 30 июля 2010 г. Lafebervet.com. Проверено 16 октября 2017 г.
  3. ^ Задняя кишка против ферментеров передней кишки. Vcebiology.edublogs.org (30 апреля 2011 г.). Проверено 27 ноября 2011 г.
  4. ^ Граджал, А.; Штраль, SD; Парра, Р.; Домингес, МГ; Неер, А. (1989). «Ферментация передней кишки у хоатзина, неотропической листоядной птицы». Наука . 245 (4923): 1236–1238. Бибкод : 1989Sci...245.1236G. дои : 10.1126/science.245.4923.1236. PMID  17747887. S2CID  21455374..
  5. ^ ab Структура и функции животных. Архивировано 2 мая 2012 г. в Wayback Machine . Sci.waikato.ac.nz. Проверено 27 ноября 2011 г.
  6. ^ Лу, Сяо-Пей; Ю-Бин Ван; Шиао-Вэй Хуан; Чунг-Йен Линь; Мартин Ву; Чи-хао Се; Хон-Цен Ю (10 сентября 2012 г.). «Метагеномный анализ выявляет функциональные признаки разложения биомассы микробиотой слепой кишки у листогрызущей белки-летяги (Petaurista alborufus lena)». БМК Геномика . 1. 13 (1): 466. дои : 10.1186/1471-2164-13-466 . ПМЦ 3527328 . ПМИД  22963241. 
  7. ^ аб Джеймс (14 мая 2010 г.). «Сравнительное пищеварение». Ветеринарная наука . Проверено 3 мая 2013 г.
  8. ^ Будянский, Стивен (1997). Природа лошадей . Свободная пресса. ISBN 0-684-82768-9.
  9. ^ ван дер Маде, Ян; Грубе, Рене (2010). «Носороги из Ноймарк-Норда и их питание». В Меллер, Харальд (ред.). Elefantenreich – Eine Fossilwelt в Европе (PDF) (на немецком и английском языках). Галле/Заале. стр. 382–394, см. с. 387.
  10. ^ Клаусс, М.; Фрей, Р.; Кифер, Б.; Лехнер-Долл, М.; Лелейн, В.; Польстер, К.; Росснер, GE; Штрайх, WJ (24 апреля 2003 г.). «Максимально достижимый размер тела травоядных млекопитающих: морфофизиологические ограничения передней кишки и адаптации ферментеров задней кишки» (PDF) . Экология . 136 (1): 14–27. Бибкод : 2003Oecol.136...14C. doi : 10.1007/s00442-003-1254-z. PMID  12712314. S2CID  206989975.
  11. ^ Эванс, Арканзас; и другие. (30 января 2012 г.). «Максимальная скорость эволюции млекопитающих». ПНАС . 109 (11): 4187–4190. Бибкод : 2012PNAS..109.4187E. дои : 10.1073/pnas.1120774109 . ПМК 3306709 . ПМИД  22308461. 
  12. ^ Уильямс, Кэри А. (апрель 2004 г.), «Основы питания лошадей», FS 038 , том. Центр наук о лошадях, Университет Рутгерса, заархивировано из оригинала 8 апреля 2007 г. , получено 2 апреля 2017 г.
  13. ^ Мур, БЭ; Дехорити, бакалавр (1993). «Влияние диеты и дефауны задней кишки на усвояемость диеты и концентрацию микробов в слепой и толстой кишке лошади». Журнал зоотехники . 71 (12): 3350–3358. дои : 10.2527/1993.71123350x. ПМИД  8294287.
  14. ^ Брюн, А.; Дитрих, К. (2015). «Кишечная микробиота термитов: изучение разнообразия в свете экологии и эволюции». Ежегодный обзор микробиологии . 69 : 145–166. doi : 10.1146/annurev-micro-092412-155715 . ПМИД  26195303.
  15. ^ Микаелян, А.; Штрассерт, Дж.; Токуда, Г.; Брюн, А. (2014). «Связанное с волокнами целлюлолитическое бактериальное сообщество в задней кишке высших термитов, питающихся древесиной (Nasutitermes spp.)». Экологическая микробиология . 16 (9): 2711–2722. Бибкод : 2014EnvMi..16.2711M. дои : 10.1111/1462-2920.12425.