نقش میکروب های شکمبه در تغذیه گاو شیری
شکمبه گاوهای شیری یکی از بهترین زیستگاه های میکروبی می باشد. در هر ۲۸ گرم مایع شکمبه ای بیش از یک تریلیون میکروب وجود دارد که ۱۳۵ برابر بیشتر از تعداد آدم های روی زمین است! فن آوری های جدید به ما کمک کرده اند که در مورد این موجودات مهم اطلاعات بیشتری داشته باشیم اما هنوز مطالب زیادی هست که باید یاد بگیریم. اجازه دهید به آنچه انجام می دهیم و از آن مطلع نیستیم نگاهی بیاندازیم.
روند هضم شکمبه بدون وجود میکروب های شکمبه ای متوقف می شود و گاو از گرسنگی می میرد. میکروب ها پایه تغذیه ای تمامی نشخوارگنندگان هستند. همچنین دلیل اینکه گاوها و دیگر نشخوارکنندگان می توانند خوراک حاوی فیبر بالا بخورند، میکروب های شکمبه ای هستند در حالیکه دیگر موجودات با معده های ساده از جمله انسان نمی توانند این گونه خوراک ها را هضم کنند. این ویژگی نقش منحصر به فردی که در تغذیه گاو شیری وجود دارد آنها را قادر می کند که علوفه و محصولات فرعی خوراک، فیبر و مواد سوختی را به غذای مغذی برای انسان تبدیل کنند.
در بسیاری از موارد، گاوها نمی توانند به طور مستقیم از اکثر ترکیبات غذایی، حتی قندهای ساده استفاده کنند. در فرآیند تغذیه گاو شیری ، تبدیل خوراک به مواد مغذی و جذب آنها برای تبدیل به انرژی و شیر بر عهده میکروب های شکمبه ای می باشد. حدود ۷۰ درصد هضم خوراک و ۹۰ درصد هضم فیبر به کمک میکروب های شکمبه ای صورت می گیرد.
انواع میکروب های شکمبه
میکروب های شکمبه ای اغلب باکتری هستند اما در دیگر اشکال نیز مانند پروتوزوآها و قارچ ها نیز (جدول) وجود دارند.
در شکمبه میکروب های مفید و مضر وجود دارند. ما به میکروب هایی که فیبر را هضم، کربوهیدرات ها را تخمیر، اسید لاکتیک را تجزیه و سم زدائی می کنند، میکروب های مفید و میکروب های گاز متان، آمونیاک و دیگر محصولات نامطلوب تخمیری را تولید می کنند به همراه تک یاخته هایی که باکتری های جوان را می خورند به عنوان میکروب های مضر می نگریم ولی به دلیل اینکه فعالیت میکروب ها در تعامل با جامعه میکروبی هستند، برخی از میکروب های به ظاهر مضر، نیز برای عملکرد مناسب شکمبه در فرایند تغذیه گاو لازم هستند.
دو قرن مطالعه و تحقیق در موضوع تغذیه گاو شیری
اولین بار در سال ۱۸۳۱ هنگامی که ثابت شد فیبر گیاه به اسید استیک و اسید بوتیریک تبدیل می شود به وجود میکروب ها در شکمبه پی برده شد. تک یاخته ها که بزرگترین میکروب های شکمبه ای هستند اولین بار در سال ۱۸۴۳ مشاهده شدند و در سال ۱۸۷۹ مشخص شد که تخمیر میکروبی به تولید اسیدهای چرب فرار و گاز شکمبه منجر می شود.
در سال ۱۹۴۸، روبرت هانگیت از دانشگاه کالیفرنیا روش هایی را برای کشت میکروب های شکمبه ای در آزمایشگاه ارائه داد تا بتوان بر روی آنها تحقیق انجام داد. پی بردن به فعالیت های میکروبی، مستلزم بررسی دقیق محیط های کشت خالص در محیط های غیرهوازی می باشد.
با این روش های محدود، تا کنون حدود ۲۲ نوع باکتری جدا شده و فعالیت های متابولیسمی آنها مشخص شده است اما این دانش محدود منجر شد که دانشمندان پی ببرند که میکروب های شکمبه در تمامی تغییرات مواد مغذی مهم از جمله کربوهیدرات ها، تخمیر پروتئین و تولید متان و دی اکسید کربن و تولید پروتئین جدید شرکت دارند. روش های زیست ملکولی درهای جدیدی برای میکروب شناسان گشود.
جامعه میکروبی هر گاو مانند اثر انگشت انسان ها منحصر به فرد است.
دسته بندی گونه های باکتری این امکان را فراهم کرد که بتوانیم توانائی های متابوبولیسمی هر گونه را مطالعه کنیم. روش های شناسایی گونه های میکروبی، PCR کمی (واکنش زنجیره ای پولیمراز) و دسته بندی فراگونه ای این امکان را برای ما فراهم می کند که بتوانیم ترکیب گونه ها و فراوانی آنها در شکمبه را دنبال کنند و مشخص کنند که چگونه آنها تحت تأثیر خوراک و مدیریت قرار می گیرند و چگونه با عملکرد دام مرتبط هستند. در هر شکمبه چند صد باکتری و گونه های فراوانی از دیگر میکروب ها وجود دارد. 24 گونه باکتری که در ابتدا شناسایی شدند و در محیط آزمایشگاهی کشت داده شدند کمتر از 10 درصد گونه های باکتری در شکمبه را تشکیل می دادند. میکروب شناس ها همچنان به تلاش خود برای شناسایی گونه های بیشتر و مشخص کردن نقش آنها ادامه دادند و مشخص کرده اند که در همه گاوها مجموعه کوچکی از گونه های میکروبی تحت عنوان «میکروب اصلی» وجود دارد اما به طور کلی جامعه میکروبی هر گاو مانند اثر انگشت انسان ها منحصر به فرد است.
گاو و میکروب های شکمبه شریک های مناسب هم هستند. جمعیت میکروب های شکمبه ای نسبت به تغییرات در چرخه خوراک دهی روزانه گاوها پویا هستند و نسبت به این تغییرات به طور شگفت آوری انعطاف پذیر هستند اما به طور کلی جمعیت میکروبی هر گاو نسبتا ویژه خود او است.
این مطلب را چند سال پیش در آزمایشی در مرکز تحقیقاتی علوفه گاو شیری آمریکا اثبات کردیم. دو گاو کانوله گذاری شده (به منظور دسترسی دائم شکمبه) با جامعه میکروبی کاملا متفاوت را شناسایی کردیم. آنها خوراک دام با جیره یکسانی مصرف کردند و در مرحله شیردهی یکسانی بودند، محتوای هر شکمبه را تقریبا خالی کردیم و محتوای شکمبه هر گاو را با دیگری جایگزین نمودیم. طی ۲ تا ۹ هفته جمعیت میکروبی شکمبه هر گاو به حالت قبل از تغییر محتوای شکمبه بر می گشت.
واکنش جمعیت میکروبی هر گاو نسبت به خوراک و مدیریت یکسان متفاوت است
میکروب شناس های شکمبه ای، نوع ترکیب جمعیت میکروبی را به بازده های تغذیه ای از قبیل بازده خوراک، تولید چربی شیر و اسیدوز شکمبه مرتبط می دانند. آنها همچنین به دنبال کشف راه جدیدی هستند تا فعالیت های میکروبی نامناسب از قبیل تولید گاز متان را کنترل کنند و نقش جمعیت شکمبه ای بر سلامت و واکنش های ایمنی در دام شیری را ارزیابی نمایند.
در بیش از ۱۲۰ سال پیش، مؤسس مجله هوردز نوشت: سال ها به مطالعه گاو شیری پرداختم و معتقد هستم در باره آنها اطلاعات زیادی دارم اما آنچه بیشتر از همه به آن معتقد هستم این است که تاریک ترین مکان در دنیا داخل بدن گاو شیری است و آزمایشگاه شیمی خودش را دارد و مکانیک ماشین های خودش را ولی هیچ کس نمی داند چگونه گاو شیری علوفه و غلات را به شیر تبدیل می کند.
در مورد شکمبه مطالب زیادی آموخته ایم اما هنوز مطالبی هست که باید بیاموزیم. برای مثال، ۹۰ درصد دیگر میکروب های شکمبه ای دقیقا مشخص نیست چه کاری انجام می دهند؟ آیا با نحوه تغذیه گاو و پرورش گوساله یا تلیسه می توان ترکیبات جامعه شکمبه را کنترل کرد؟ آیا می توانیم و چگونه می توانیم پروبیوتیک ها را در شکمبه حفظ کنیم؟ آیا آزمایش های پی در پی جمعیت میکروبی شکمبه می تواند ما را در خوراک دهی خردمندانه گاو راهنمایی کند؟
برای کمک به عملکرد بهتر میکروب های شکمبه ای باید از تغییرات ناگهانی در محیط شکمبه اجتناب کنید. بعد از یک دوره خوراک دهی متفاوت، منابع خوراکی و جیره های جدید به دام معرفی کنید، از به هم خوردن منطقه آسایش حرارتی میکروب های شکمبه ای اجتناب کنید، به آنها علوفه سیلوشده یخ زده یا آب سرد نخورانید و تنش گرمایی را کاهش دهید (دمای شکمبه همیشه بالاتر از دمای اصلی بدن گاو می باشد). همچنین، بپذیرید که واکنش جمعیت میکروبی هر گاو نسبت به خوراک و مدیریت یکسان متفاوت است.
