השפעת אוכלוסיית הפרוטוזואה הריסנית על המיקרוביום ותהליכים מטבוליים בכרס הפרה

הכרס של מעלי הגירה הוא מערכת תסיסה מורכבת המאוכלסת על ידי קונסורציום עשיר של מיקרואורגניזמים – בקטריות, ארכאות, פטריות ופרוטוזואה – הפועלים יחד לעיכול המזון הצמחי. למיקרוביום הכרס תפקידים מרכזיים בפירוק סיבים, ייצור חומצות שומן נדיפות (VFA) כמקור אנרגיה, שמירה על בריאות המאכסן, אך גם בייצור תוצרי לוואי מזיקים כמו מתאן – גז חממה פוטנטי. למרות החשיבות הרבה של אוכלוסייה זו, עיקר המחקר התמקד בעשורים האחרונים בחיידקים ובארכאות, בעוד שהפרוטוזואה – אוקריוטים חד-תאיים ומהווים כ-50% מהביומסה המיקרוביאלית – נותרו ברובם מחוץ למוקד המחקר.

במעבדה אנו בוחנים את תרומתם של הפרוטוזואה לתהליכים המטבוליים בכרס, כגון התרומה האינדיבידואלית של אוכלוסיות פרוטוזואה שונות בפרות שונות על ייצור מתאן. בניסוי רחב היקף , בו השווינו ייצור מתאן בנוזלי כרס של פרות שונות – עם וללא פרוטוזואה – מצאנו כי התרומה של הפרוטוזואה משתנה באופן דרמטי בין פרות, ונעה בין הגברת פליטת מתאן הנעה בין כ-5% לעד 80%. תוצאות אלו מדגישות כי הרכב האוכלוסייה הפרוטוזואית באופן מהותי על פליטת גזי חממה.

ממצא זה הוביל אותנו לשאלת יסוד: האם ניתן להסביר הבדלים אלה בהרכב הפרוטוזואה על בסיס הרכב אוכלוסיית הפרוטוזואה והאם ניתן לחזות מופע זה בשלבים מוקדמים של ההתיישבות אוכלוסיית הפרוטוזואה? לשם כך ערכנו מעקב ארוך טווח אחר 50 עגלות, מהלידה ועד לחליבה הראשונה, ואפיינו את הרכב אוכלוסיות החיידקים והפרוטוזואה לאורך זמן. בעוד שאוכלוסיית החיידקים משתנה עם הזמן ומתכנסת להרכב אחיד יחסית בין פרות, אוכלוסיית הפרוטוזואה דווקא מתאפיינת ביציבות ראשונית גבוהה שממנה היא מתפצלת עם הגיל – תבנית הפוכה לחלוטין. מופע זה מרמז על כוחות אקולוגים שונים משפיעים על הרכב אוכלוסיית הפרוטוזואה ביחס לאוכלוסיית החיידקים, מופע שעשוי לאפשר חיזוי מוקדם של המיקרוביום הבוגר ואף פתיחת חלון הזדמנויות להתערבות בשלבי חיים מוקדמים לשם מיתון פליטת מתאן ושיפור יעילות תזונתית.

המחקר מדגיש את הפוטנציאל הגלום בהבנת דפוסי הרכישה וההתייצבות של אוכלוסיית הפרוטוזואה בכרס, ומציע כיוון פעולה חדשני ופרקטי לצמצום פליטות מזהמות ולייעול ייצור החלב דרך ניהול ממוקד של המיקרוביום האיוקריוטי.