Il rumine, un ecosistema microbico dentro una mucca

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Il rumine un ecosistema microbico dentro una mucca
Il rumine un ecosistema microbico dentro una mucca

I ruminanti si nutrono di composti che altre specie, come gli esseri umani, non possono digerire. Questo grazie ad un'ampia diversità di microrganismi responsabili della digestione anaerobica (senza ossigeno) di questi nutrienti nel rumine, attraverso un processo chiamato fermentazione.

Questo processo è necessario per la sopravvivenza di molte specie di importanza agricola, come le mucche. L'articolo di oggi discuterà cos'è il rumine e alcuni dei microrganismi coinvolti in questo affascinante processo.

I ruminanti (bovini, capre, cervi e pecore) hanno un sistema digestivo piuttosto complesso, formato da quattro cavità:

  • Il reticolo
  • Il rumine
  • L'omaso
  • L'abomaso

All'interno del rumine, migliaia di esseri microscopici producono enzimi che aiutano a digerire le fibre vegetali e la cellulosa. Ecco perché lo diciamo il rumine è un ecosistema microbico in cui i batteri costituiscono il 60% della popolazione di microrganismi.

Il rumine comunica con la bocca attraverso l'esofago; questi sono i passaggi che il cibo segue fino alla sua digestione:

  • In primo luogo, gli animali ingeriscono le piante e queste contengono cellulosa, amido, pectine e altri elementi che i ruminanti non possono digerire direttamente perché non hanno gli enzimi necessari.
  • Poi, il cibo passa dalla bocca al rumine, dove i microrganismi trasformano queste molecole complesse in molecole più semplici come acidi grassi a basso peso molecolare, anidride carbonica e metano.
  • Una volta che queste molecole sono completamente scomposte in altre che l'intestino dell'animale può assorbire, il cibo ritorna alla bocca, dove viene rimasticato e re-ingerito.
  • Infine, il cibo semi-digerito passa al reticolo e quindi all'omaso e all'abomaso (lo stomaco principale) perché è lì che avviene il processo digestivo.

Queste comunità microbiche producono enzimi con funzioni essenziali per abbattere i carboidrati (da cellulosa, amido e zuccheri), nonché composti azotati e lipidi. Questa decomposizione avviene attraverso un processo di fermentazione.

Questo processo è essenziale per ottenere energia (sotto forma di ATP), per la crescita dei microrganismi stessi e per produrre molecole essenziali per l'animale, come il glucosio. Sono importanti anche nei composti che contengono azoto, essenziale per la sintesi proteica.

I microrganismi stessi li producono all'interno e l'apparato digerente dell'animale ottiene una fonte di energia senza dover ricorrere ad elementi esterni come la vitamina B o gli amminoacidi essenziali.

Dobbiamo sottolineare che, come puoi vedere, il rumine è un esempio di simbiosi mutualistica: i ruminanti forniscono ai microbi un ambiente adatto per la loro crescita e attività. In cambio, i microrganismi forniscono nutrienti all'ospite, che altrimenti non potrebbero digerire.

In questo modo, i ruminanti hanno una dieta ricca di fibre e povera di proteine.

Questo ecosistema ruminale è costituito da un'ampia varietà di microrganismi. Questi stabiliscono una relazione simbiotica in un ambiente dove non c'è ossigeno.

Questo microbiota contiene batteri, archaea, protozoi e funghi. I batteri sono i più sensibili alle proprietà chimico-fisiche del rumine. Quelli che dominano questa comunità appartengono a due diverse filosofie:

Gli archei costituiscono circa l'1% della massa microbica e, per quanto riguarda gli eucarioti, sono presenti i protozoi. Questi costituiscono un terzo del totale e sono presenti anche alcuni funghi.

Batteri

Le mucche devono digerire adeguatamente la cellulosa, componente principale della parete cellulare delle piante. Quindi, i batteri cellulolitici sono essenziali.

In questo caso un pH inferiore a 5,5 influisce sul processo di digestione delle fibre e una temperatura di 39 gradi compromette la capacità di adesione batterica.

I batteri amilolitici sono importanti anche per la presenza di amido nella dieta dei bovini e delle vacche che si nutrono di cereali.

I batteri lattici metabolizzano l'acido lattico e ne controllano l'accumulo. Quindi, aiutano a mantenere il pH nel giusto intervallo.

Infine, anche i batteri che degradano la pectina svolgono un ruolo importante, poiché la pectina rappresenta il 10-20% dei carboidrati totali nella dieta di questi animali.

Archi metanogeni

L'attività dei microrganismi è la principale fonte di gas serra in agricoltura. Il metano è generato da archi metanogeni e ottenuto come prodotto finale della fermentazione. Alcuni la considerano una perdita di energia perché rappresenta il 6-10% dell'energia totale.

Questo gas contribuisce all'effetto serra quando si immette nell'ambiente. Durante la metanogenesi, i livelli di CO2 e idrogeno nel mezzo diminuiscono; questo va bene perché è necessario. L'80% del metano è dovuto alla fermentazione della fibra (cellulosa) mentre il restante 20% è dovuto alla decomposizione del letame.

Protozoi

Questi microbi diminuiscono il rischio di acidosi a seguito del consumo di alimenti che hanno un'alta concentrazione di zuccheri facilmente digeribili.

La funzione principale del 90% dei protozoi ciliati è quella di idrolizzare e fermentare la cellulosa. Il Diplopastron ciliato affine ha attività amilolitica, con la quale produce maltosio e glucosio.

Funghi

Alcuni funghi cellulolitici producono determinati enzimi in grado di idrolizzare la cellulosa e gli xilani. L'attività fungina favorisce la digestione della parete cellulare dei vegetali.

Questi sono importanti soprattutto quando i ruminanti ingeriscono substrati lignificati. Ad esempio, Neocallimastix frontalis solubilizza il rivestimento nelle pareti cellulari in modo che i batteri possano accedere alla cellulosa senza problemi.

Importanza dei microbi

Come puoi vedere, i microrganismi sono essenziali nel metabolismo degradante del cibo ingerito dai ruminanti. Quindi, questo è un altro esempio dell'importanza di questi esseri unicellulari nel mondo animale.

Infine, dobbiamo chiarire che questo microbiota deve rimanere in buona forma per evitare problemi fisiologici nell'animale, come l'acidosi.

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