Digestia simbiotică a rumegătoarelor - Caiet de cultură științifică

Animalia Sisteme digestive Articolul 14 din 15

Fermentarea simbiotică este răspândită în regnul animal și aproape toate vertebratele, în special erbivorele și omnivorele, au o formă de simbioză digestivă de acest tip. Cel care a atins un grad mai mare de sofisticare în acestea este cel al rumegătoarelor. Dar nu este singurul. De fapt, și deși cazurile în care apar structuri specializate precum rumenul au fost cele mai studiate, în ultimii ani microbiota intestinală a altor mamifere și, mai ales, a oamenilor au primit o mare atenție. Totuși, aici ne vom limita la o scurtă revizuire a acelor cazuri în care fermentația simbiotică are loc în structuri specializate sau implică comportamente alimentare specifice.

Când folosim termenul de fermentație în acest context, ne referim la un set de reacții enzimatice care au loc în medii lipsite de oxigen și care conduc la descompunerea compușilor organici care produc molecule de energie care pot fi utilizate în metabolismul animalului gazdă .

Structurile specializate care adăpostesc microbi sunt de obicei camere în care fluxul de materiale din interiorul acestora oferă un mediu adecvat (umed sau semi-lichid, cald și nu excesiv de acid) pentru creșterea microbiană. La unele specii, aceste camere se găsesc în sistemul digestiv anterior, partea cuprinsă de esofag și stomac; aceste specii se numesc fermentatori pregastrici. Cele mai cunoscute sunt mamiferele rumegătoare. Există, de asemenea, fermentatori postgastrici și, la unele nevertebrate, alte forme de simbioză digestivă.

Conform modelelor matematice care sunt folosite pentru a simula funcționarea sistemelor digestive, descompunerea moleculelor alimentare prin fermentarea microbiană este mai eficientă atunci când materialul proaspăt ingerat este amestecat cu alimente consumate anterior, deja colonizate de bacterii și parțial digerate. Dimpotrivă, digestia enzimatică a hranei - cea efectuată de enzimele produse de animalul însuși - este mai eficientă atunci când enzimele sunt adăugate la un material care nu a fost încă amestecat cu altul supus anterior digestiei enzimatice. Această diferență între eficiențele unui tip și altul de digestie pare a se datora faptului că camerele specializate pentru fermentarea microbiană sunt mari și au formă de cadă sau butoi, în timp ce intestinul este tubular, la fel ca în restul mamiferelor.

Rumegătoarele își primesc numele din actul de rumenire (sau rumenire), care constă în mestecarea alimentelor pentru perioade lungi de timp. Poate fi mâncare proaspăt consumată sau material regurgitat pentru un al doilea tratament în gură. Rumegătoarele au dezvoltat un stomac mare și mobil, care le permite să adăpostească populații microbiene mari care sunt ocupate cu digestia celulozei și a altor carbohidrați complecși, producând produse finale utile pentru gazdă. Ruminația a fost o descoperire impresionantă, datorită căreia animalele care au dezvoltat-o au obținut un mare succes evolutiv.

Adevărații rumegătoare sunt bovine, ovine, caprine, cervide, girafe și antilope. Stomacul dvs., care ocupă trei sferturi din cavitatea abdominală, este împărțit în patru compartimente: rumenul (numit și burta sau ierbarul), care este cel mai spațios; reticul (plasa de păr sau capotă); omaso (carte sau broșură); și abomaso (a coagula). Primele trei constituie ceea ce se numește stomacul anterior sau regiunea pregastrică. Iar abomasul ar fi adevăratul stomac. Pseudo-rumegătoarelor le lipsește omasum; hipopotami și camelide se găsesc în acest grup. Leneșii, cangurii, maimuțele colobus (mamifere) și hoazin (pasărea pădurilor tropicale americane) sunt, de asemenea, fermentatori pre-gastrici, dar nu sunt rumegătoare.

Cele trei compartimente pre-gastrice conduc și depozitează hrana. Rumenul și reticulul, în plus, absorb și nutrienți și molecule mici. Cea mai mare parte a fermentației simbiotice are loc în aceste două compartimente, iar în ele se mențin condițiile ideale de temperatură, pH și motilitate pentru a putea menține populațiile microbiene care au grijă de ea.

Cavitatea rumenului este împărțită în compartimente interne - sacii dorsali și ventral - prin structuri longitudinale numite stâlpi. Atunci când sunt contractate, aceste structuri facilitează amestecarea conținutului lor. Și, de asemenea, ajută la stabilizarea lor prin limitarea mișcărilor lor și evitarea deplasărilor semnificative de volume relativ mari. Proiecțiile cu aspect digital numite papile acoperă interiorul rumenului, oferindu-i o suprafață mai mare, facilitând absorbția nutrienților. Deși rumenul și reticulul sunt parțial separate de pliul ruminoreticular, cele două cavități nu diferă prea mult și există un schimb considerabil de produse digestive între ele.