Ученые из Китая обнаружили ранее неизвестную клеточную структуру в микроорганизмах, живущих в желудке коров. Она может играть ключевую роль в образовании метана — одного из самых мощных парниковых газов. Исследование опубликовано в журнале Science.
Речь идет о так называемой «гидрогеносоме» (hydrogenobody) — органелле внутри одноклеточных организмов (инфузорий), обитающих в рубце — верхнем отделе ЖКТ жвачных животных. Всего желудок коров состоит из четырех камер.
Как работает «фабрика метана»
Пищеварение у коров — сложный процесс: микробы расщепляют растительные волокна, выделяя водород и углекислый газ. Затем другие микроорганизмы превращают их в метан, который животные отрыгивают или выделяют из прямой кишки.
Новое открытие показывает, что инфузории Vestibuliferida и Entodiniomorphida не просто участвуют в этом процессе, а активно его «поощряют». Внутри них гидрогеносомы особенно интенсивно производят водород — «топливо» для метанообразующих микробов.
Ученые обнаружили прямую связь между количеством таких органелл и объемом выбросов: чем их больше, тем больше метана выделяет животное.
Микромир и глобальный климат
Метан играет огромную роль в изменении климата: по данным исследований, сельское хозяйство дает значительную долю этих выбросов, а жвачные животные — один из главных источников парникового газа.
Теперь у науки появляется новый инструмент: если удастся повлиять на работу гидрогеносом, можно снизить выбросы. Например, через специальные кормовые добавки, блокирующие их активность.
Для справки
Ранее эксперименты показывали, что удаление инфузорий из рубца может снизить выбросы метана более чем на треть.
Другие исследования демонстрируют, что добавки из морских водорослей способны уменьшать выбросы на 49–77%.
Метан ответственен примерно за треть глобального потепления с начала индустриальной эпохи (за точку отсчета обычно принимается 1750 год).
Что дальше
Открытие гидрогеносомы дает ученым более ясное понимание того, как именно образуется метан в организме животных. Это может привести к разработке новых методов снижения выбросов — от изменения рациона до научно обоснованных и безопасных микробиологических вмешательств в процессы пищеварения.
Наше исследование предоставляет исчерпывающий геномный ресурс для инфузорий рубца, раскрывает новую вырабатывающую водород органеллу, которая связывает клеточную активность инфузорий с выбросами метана. Мы показали механистическую основу управляемого инфузориями метаногенеза у жвачных животных и надеемся создать основу для будущих принципиально новых климатических решений.
