EPA относит пятую часть выбросов метана к домашнему скоту, например, крупному рогатому скоту, овцам и другим жвачным животным. На самом деле, жвачные животные являются крупнейшим источником выбросов метана, и для такой страны, как Новая Зеландия (Новая Зеландия), где овец численно превышает людей 7 к 1, это большое дело. Однако не все жвачные животные равны по выбросам парниковых газов. Оказывается, количество производимого метана существенно различается у разных животных одного и того же вида жвачных.
Чтобы выяснить, почему это так, группа исследователей во главе с Объединенным институтом генома Министерства энергетики США (DOE JGI) применила высокопроизводительное секвенирование ДНК и специальные методы анализа для изучения содержимого рубцов овец в сотрудничестве с AgResearch Limited из Новой Зеландии. чтобы увидеть, какую роль в этом процессе играют «микробиомы» жвачных животных (микробы, живущие в рубце). Исследование было опубликовано 6 июня 2014 года в журнале Genome Research.«Мы хотели понять, почему одни овцы производят много метана, а другие — мало», — сказал директор DOE JGI Эдди Рубин. «Исследование показывает, что это чисто микробиота, ответственная за разницу».
Чтобы узнать, почему количество метана, производимого жвачими животными, варьируется, исследователи воспользовались преимуществами крупной программы скрининга и разведения овец в Новой Зеландии, которая направлена на разведение жвачных животных с низким уровнем выбросов метана, не влияя на другие характеристики, такие как воспроизводство, качество шерсти и мяса. Команда измерила выход метана у когорты из 22 овец, и из этой группы они выбрали четырех овец с наименьшими выбросами метана, четырех овец с наибольшими выбросами и двух овец со средними уровнями выбросов.
Образцы ДНК метагенома рубца, дважды собранные у 10 овец, были секвенированы в DOE JGI, в результате чего было получено 50 миллиардов баз данных каждый.«Исследование глубокого секвенирования вносит свой вклад в эту селекционную программу, определяя микробный вклад в метановый признак, который может использоваться в дополнение к измерениям метана, чтобы помочь в отборе животных», — сказал старший научный сотрудник AgResearch Limited Грэм Аттвуд, старший автор исследования. бумага.
Затем команда проверила, существует ли корреляция между пропорциями метаногенов у восьми овец с наибольшим и наименьшим зарегистрированными выбросами метана. У овец с низкими выбросами метана они обнаружили повышенные уровни одного конкретного вида метаногена (Methanosphaera), в то время как овцы с высокими выбросами метана имели повышенные уровни другой группы метаногенов (Methanobrevibacter gottschalkii). Затем группа исследователей определила путь образования метана и три варианта гена, кодирующего важную реакцию образования метана, которые участвовали в повышенных выходах метана. В то время как общие изменения в структуре микробного сообщества, производящего метан, и обилие метаногена у овец были довольно незначительными, команда сообщила, что уровни экспрессии генов, участвующих в производстве метана, варьировались более существенно у овец, что предполагает дифференциальную регуляцию генов, возможно, контролируемую концентрацией водорода. в рубце или из-за различий в продолжительности кормления.
«Это не столько фактический состав микробиома, который определяет эмиссию — что предполагает общепринятая мудрость, — но в основном регуляция транскрипции в существующих микробах, которая имеет значение, что является относительно новой концепцией в метагеномных исследованиях», — говорит Рубин. сказал. Выводы команды предполагают новые возможные цели по снижению выбросов метана на уровне микробиома.Скрининг и разведение овец с низким содержанием метана все еще продолжается, и, что важно, линии с низким содержанием метана затем необходимо проверить на стабильность признака, а также на отсутствие какого-либо воздействия на плодовитость или производство мяса или шерсти.
Более того, как отмечает Аттвуд, «у фермеров должен быть стимул включать животных с низким содержанием метана в свои стада, то есть добиваться лучших результатов с животными с низким содержанием метана или иметь возможность претендовать на углеродные кредиты. Если все пойдет хорошо, можно ожидать введение признака низкого содержания метана должно начаться через три года, а в последующие годы в овцеводстве должны произойти медленные, но постепенные изменения ».