استكشاف الصلة بين إنتاج الميثان في الكرش والتغيرات الفسيولوجية في ماشية جابانية سوداء أثناء التسمين

لماذا تهم تجشؤات الأبقار للمناخ

بينما يبحث العالم عن سبل لإبطاء تغير المناخ، يظهر سبب غير متوقع على السطح: معدة الأبقار. عندما تهضم الماشية علفها، تنتج ميكروبات في المعدة الأولى، الكرش، غاز الميثان، وهو غاز دفيئة أقوى تأثيرًا في الاحترار من غاز ثاني أكسيد الكربون. تتابع هذه الدراسة ماشية جابانية سوداء—المشهورة بلحومها المتداخلة الدهن—لفهم لماذا يُطلق بعض الحيوانات ميثانًا أكثر من غيرها، وكيف يمكن لتغيرات دقيقة في ميكروبات الأمعاء وكيمياء الجسم أن تساعد المزارعين على تربية لحوم أبقار ببصمة مناخية أصغر.

الماشية الخاصة خلف اللحوم الفاخرة

تُربى ماشية جابانية سوداء على حميات غنية بالطاقة وذات حبوب عالية لإنتاج لحم غني بالتشحم. يخلق هذا النمط من التغذية بيئة كرش مختلفة إلى حد كبير عن الأبقار المنتج للحم أو الحليب العادية، ما يعني أن نتائج السلالات الأخرى لا تنطبق دائمًا. راقب الباحثون 21 ثورًا منذ ما قبل البلوغ وحتى وزن السوق، وقاسوا ميثانها ثلاث مرات أثناء فترة التسمين—المبكرة والوسطى والمتأخرة. باستخدام نهج إحصائي أخذ في الاعتبار تناول العلف والنمو، صنفوا الحيوانات إلى ناشرين مرتفعي الميثان ومنخفضي الميثان الذين كان أداؤهم الموزون مماثلًا بوجه عام. مكّن هذا من طرح سؤال بسيط تحته بيولوجيا معقدة: ما الذي يختلف داخل الأبقار منخفضة الانبعاث؟

صراع ميكروبي على الهيدروجين

في الكرش، تتحلل ألياف النباتات إلى أحماض دهنية نافعة بالإضافة إلى غاز الهيدروجين. الميثان هو عمليًا وسيلة للميكروبات للتخلص من ذلك الهيدروجين. وجد الفريق أن الأبقار مرتفعة الميثان استضافت ميكروبات أكثر إنتاجًا للهيدروجين، بما في ذلك عائلات بكتيرية مثل Christensenellaceae وسلالات مثل Clostridium methylpentosum وMogibacterium. كما حملت كمية أكبر من العتائق المكوّنة للميثان الكلاسيكية، وخاصة Methanobrevibacter. بالمقابل، كانت الأبقار منخفضة الميثان تحتوي على ميكروبات «ماصة للهيدروجين» أكثر مثل Succinivibrionaceae وSuccinivibrio وAnaerovorax، التي توجّه الهيدروجين إلى منتجات أخرى مثل البروبيونات أو إلى «تصلب» الدهون الغذائية. فعليًا، توجّه مجتمع الكرش في الحيوانات ذات الانبعاث المنخفض الهيدروجين بعيدًا عن تكوين الميثان وإلى أشكال طاقة أكثر نفعًا.

مفترق مغذيات داخل البقرة

عند النظر إلى ما تفعله هذه الميكروبات، توقع العلماء ما تفعله عن طريق إعادة بناء مساراتها الأيضية. برزت طريق واحدة رئيسية في الأبقار منخفضة الميثان: تحويل مركب يسمى أوكسوجلوتارات إلى الحمض الأميني جلوتامات، ثم إلى أورنيثين. يعمل هذا المسار كحوض إضافي للهيدروجين، مساعدًا في استهلاك هيدروجين قد يتحول خلاف ذلك إلى ميثان. في الحيوانات منخفضة الانبعاث، ترافق هذا النشاط الميكروبي مع مستويات أمونيا أقل في الكرش وزيادة أورنيثين في الدم. كما أظهرت كبد هذه الحيوانات نشاطًا أعلى لأنزيم أورنيثين ترانس كاربابميلز، الذي يحول الأورنيثين والأمونيا إلى يوريا، مزيلاً النيتروجين الزائد بأمان من الجسم.

إشارات من الكبد والدم

امتد استجابة الجسم لظروف كرش مختلفة إلى نشاط الجينات في الكبد. في الأبقار مرتفعة الميثان، كان جين ناقل الجلوتامات SLC1A1 أكثر نشاطًا، ربما لدعم إنتاج الغلوتاثيون، وهو مضاد أكسدة رئيسي يساعد في حماية خلايا الكبد من الإجهاد. كانت هذه الحيوانات نفسها تميل إلى امتلاك كمية أكبر من البيوتيرات في الكرش ومن منتج تكسّرها بيتا‑هيدروكسي بيوتيرات (BHBA) في الدم—جزيئات يمكن أن تكون وقودًا مفيدًا لكن بكثرة قد تحفز الإجهاد التأكسدي والالتهابي. أما في الأبقار منخفضة الميثان، فقد ساعد نشاط دورة اليوريا الأقوى على نزع سمية الأمونيا بكفاءة أكبر، مشيرًا إلى أن الحيوانات ذات الميثان الأقل قد تستفيد أيضًا من تمثيل نيتروجين صحي أكثر.

ماذا يعني هذا للحوم أبقار أكثر خضرة

ببساطة، تُظهر الدراسة أن إنتاج الميثان في ماشية جابانية سوداء لا يتعلق فقط بمدى أكلها، بل بكيفية تعامل ميكروبات الكرش مع الهيدروجين وكيفية معالجة أجسامها للنيتروجين والطاقة. تحمل الحيوانات مرتفعة الميثان مجتمعات ميكروبية واستجابات كبدية تفضّل تحويل الهيدروجين إلى ميثان، بينما تعيد الحيوانات منخفضة الميثان توجيه ذلك الهيدروجين إلى مغذيات مفيدة مثل البروبيونات والجلوتامات واليوريا، مع أقل غاز مهدور. قد تصبح هذه البصمات الميكروبية والفسيولوجية مؤشرات عملية لاختيار أو إدارة أبقار تنبعث منها كمية أقل من الميثان بشكل طبيعي—ما يوفر مسارًا نحو لحوم أبقار أكثر صداقة للمناخ دون التضحية بصحة الحيوان أو جودة اللحم.

الاستشهاد: Lee, H., Kim, M., Masaki, T. et al. Exploring the link between ruminal methane production and physiological changes in Japanese Black cattle during fattening. Sci Rep 16, 5915 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36644-6

الكلمات المفتاحية: ميثان الكرش, ميكروبيوم الماشية, غازات دفيئة, ماشية جابانية سوداء, تمثيل الهيدروجين