Ферментация задней кишки
Брожение в задней кишке — это пищеварительный процесс, наблюдаемый у с однокамерным желудком травоядных животных (животных с простым однокамерным желудком ). Целлюлоза переваривается с помощью симбиотических микробов, включая бактерии , археи и эукариоты . [1] Микробное тонким брожение происходит в органах пищеварения, следующих за 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 , макроподидов , некоторых обезьян и одной птицы — гоацина . [4]
слепая кишка
[ редактировать ]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, характерных 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
[ редактировать ]Хотя ферментация передней кишки 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, когда жвачные животные не могут получать питание, адекватное их потребностям. В то время как жвачным животным требуется много времени для отдыха между приемами пищи, ферментеры задней кишки могут чаще есть меньшими порциями, что позволяет им есть и двигаться с большей готовностью. [8] Большие 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 такого же размера. Основной пищей этой категории является трава, и травоядные передвигаются на большие расстояния, чтобы воспользоваться преимуществами фаз роста травы в разных регионах. [9]
Скорость
[ редактировать ]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 современные и доисторические мегатравоядные животные , слоны и индрикотерии (тип носорога), соответственно, были ферментаторами задней кишки. [10] Изучение темпов эволюции большей максимальной массы тела у разных групп наземных млекопитающих показало, что самый быстрый рост массы тела с течением времени происходил у ферментеров задней кишки ( непарнокопытных , грызунов и хоботных ). [11]
Типы
[ редактировать ]Ферментаторы 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, тогда как ферментеры слепой кишки имеют значительно увеличенную слепую кишку по сравнению с остальной частью пищеварительного тракта.
Насекомые
[ редактировать ]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]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ Перейти обратно: а б Грант, Керрин «Адаптации в питании травоядных» , 30 июля 2010 г. Lafebervet.com. Проверено 16 октября 2017 г.
- ^ Задняя кишка против ферментеров передней кишки . Vcebiology.edublogs.org (30 апреля 2011 г.). Проверено 27 ноября 2011 г.
- ^ Гражал, 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 . ПМИД 17747887 . S2CID 21455374 . .
- ^ Перейти обратно: а б Структура и функции животных. Архивировано 2 мая 2012 г. в Wayback Machine . Sci.waikato.ac.nz. Проверено 27 ноября 2011 г.
- ^ 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 обнаруживает функциональную характеристику деградации 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 .
- ^ Перейти обратно: а б Джеймс (14 мая 2010 г.). «Сравнительное пищеварение» . Ветеринарная наука . Проверено 3 мая 2013 г.
- ^ Будянский, Стивен (1997). Природа лошадей . Свободная пресса. ISBN 0-684-82768-9 .
- ^ ван дер Маде, Ян; Грубе, Рене (2010). «Носороги из Ноймарк-Норда и их питание». В Меллере, Харальде (ред.). Королевство слонов - Ископаемый мир в Европе (PDF) (на немецком и английском языках). Галле/Заале. стр. 382–394, см. с. 387.
- ^ 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 . дои : 10.1007/s00442-003-1254-z . ПМИД 12712314 . S2CID 206989975 .
- ^ Эванс, Арканзас; и др. (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 .
- ^ Уильямс, Кэри А. (апрель 2004 г.), «Основы питания лошадей» , FS 038 , том. Центр наук о лошадях, Университет Рутгерса, архивировано с оригинала 8 апреля 2007 г. , получено 2 апреля 2017 г.
- ^ Мур, Б.Э.; 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 .
- ^ 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 .
- ^ Микаэлян 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 .