المركبات النباتية النشطة تقلل إنتاج الأمونيا في مزرعة تثري بكتيريا مفرطة الإنتاج للأمونيا في الكرش

لماذا يهم هذا المزارعين والبيئة

الأعلاف الغنية بالبروتين مكلفة، وفي الأبقار والجاموس يتحلل كثير من ذلك البروتين الثمين في المعدة إلى نواتج نفاية تنتهي بتلوث الهواء والمياه. تبحث هذه الدراسة فيما إذا كانت المركبات الطبيعية المستخلصة من نباتات وأعشاب شائعة يمكن أن تساعد الحيوانات على استخدام مزيد من بروتينها مع تقليل النفايات المسببة للتلوث، مما قد يوفر فائدة مزدوجة للمزارعين والبيئة.

كمية زائدة من البروتين تتحول إلى نفايات

في حيوانات مثل الجاموس، يستضيف القسم الأول من المعدة المسمى الكرش مليارات الميكروبات التي تساعد على تحلل الأعلاف الغنية بالألياف. بعض هذه الميكروبات هي بكتيريا "مفرطة الإنتاج للأمونيا" التي تحول بروتين العلف بسرعة كبيرة إلى أمونيا. لا يستطيع الحيوان الاستفادة من كل هذه الأمونيا، لذا يتحول كثير منها إلى يوريا ويطرح في المخلفات، مما يساهم في خسائر النيتروجين من المزارع وفي غازات تؤثر على جودة الهواء والمناخ. اعتمدت الطرق التقليدية لإبطاء هذا التحلل على المعالجات بالحرارة أو المضادات الحيوية، التي قد تكون مكلفة أو مقيدة. دفع ذلك الباحثين للبحث عن خيارات ألطف تعتمد على النباتات قد تستهدف الميكروبات الأكثر هدرًا دون الإضرار بالحيوان أو باقي مجتمع الكرش.

اختبار مكونات نباتية طبيعية في المختبر

جمع الباحثون محتويات الكرش من جاموس مزروع له فتحة جراحية صغيرة تسمح بأخذ عينات آمنة من سائل المعدة. نقلوا بعد ذلك مزرعة تثري بكتيريا مفرطة الإنتاج للأمونيا ونمّوها في ظروف خالية من الأكسجين تشبه الكرش. أضافوا إلى هذه الأنابيب التجريبية المهربة مواد مختلفة مشتقة من النباتات عند عدة مستويات جرعات: زيوت عطرية من الثوم، والأوريغانوم (الأوريغانو)، والثيمول (مركب من الزعتر)، واليوجينول (من القرنفل)، بالإضافة إلى صابونين من لحاء الكوييا ومستخلصات مائية من الجوافة والقنب والثوم المعمر. على مدى 12 و24 ساعة، قاسوا كمية الأمونيا المنتجة، ونشاط إنزيمات تكسير البروتين (البروتياز)، وشدة نمو البكتيريا المستهدفة.

أي المركبات النباتية أحدثت أكبر أثر

قللت عدة مضافات نباتية من تكوّن الأمونيا في هذه المزارع المخبرية، لكنها لم تعمل جميعًا بنفس الفعالية أو بنفس الآلية. خفضت زيت الثوم والثيمول مستويات الأمونيا خلال أول 12 ساعة من الحضانة، وجميع المضافات المختبرة في ذلك التجربة الأولى قلصت الأمونيا بعد 24 ساعة مقارنةً بالشواهد غير المعالجة. ومع ذلك، كانت التغيرات في نشاط البروتياز متواضعة: فقط الجرعات الأعلى من صابونين الكوييا خفضت مستويات البروتياز بشكل ملحوظ بعد 24 ساعة، وأظهرت العديد من المعالجات تأثيرات ضئيلة أو لا شيء على نشاط هذا الإنزيم. في تجربة ثانية، تميز زيت الأوريغانوم بوضوح: عند جميع الجرعات قلل بشدة إنتاج الأمونيا في كلا الفترتين الزمنتين وبطأ أيضًا نمو البكتيريا المفرطة الإنتاج للأمونيا. ساعد اليوجينول من القرنفل فقط عند أعلى جرعة له وبشكل أساسي في النقطة الزمنية المبكرة. أظهرت المستخلصات المائية من الجوافة والقنب والثوم المعمر تأثيرات محدودة وغير متسقة، مما يوحي إما بأن مكوناتها الفعالة كانت مخففة جدًا أو أنها تحللت أثناء الحضانة.

كيف قد تكبح زيوت النباتات الميكروبات المهدرة

تتماشى نتائج الدراسة مع أبحاث أخرى تُظهر أن بعض المواد الكيميائية النباتية يمكن أن تعطل أغشية الخلايا البكتيرية وتدفق الطاقة فيها. تُعرف مكونات زيت الأوريغانوم، مثل الكارفاكرول، بقدرتها على التدخل في سطح البكتيريا، مضعفة الميكروبات ومخفضة قدرتها على توليد الأمونيا من الأحماض الأمينية. يحتوي زيت الثوم على جزيئات غنية بالكبريت قد تكبح أيضًا ميكروبات كرشيّة محددة وقد رُبط في أعمال أخرى بتحسن استخدام البروتين وحتى بخفض انبعاثات الميثان. ومع ذلك، في هذا التجربة، لم تتطابق مستويات الأمونيا دائمًا مع نشاط البروتياز، ويرجح أن وسيلة الزراعة كانت تحتوي بالفعل على أحماض أمينية حرة، مما أتاح للبكتيريا إنتاج الأمونيا دون الحاجة لإفراز الكثير من البروتياز. يساعد هذا في تفسير سبب انخفاض تكوّن الأمونيا في بعض المعالجات حتى عندما تغيرت قراءات البروتياز قليلاً.

من نتائج المختبر إلى الحيوانات الحية

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن مركبات نباتية مختارة يمكن أن تبطئ تحلل البروتين المهدر بواسطة ميكروبات الكرش، مع إظهار زيت الأوريغانوم أوضح وأتسق انخفاض في كل من إنتاج الأمونيا ونمو البكتيريا الرئيسية. للقراء غير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن إضافة مكونات عشبية مختارة بعناية إلى علف الجاموس قد تساعد الحيوانات على الحصول على تغذية أكبر من نفس كمية البروتين مع إطلاق نيتروجين أقل إلى البيئة. يؤكد المؤلفون، مع ذلك، أن هذه النتائج المشجعة في المختبر تحتاج الآن إلى اختبارات في حيوانات حية لمتابعة استخدام البروتين فعليًا وخسائر النيتروجين في الروث قبل أن يمكن التوصية بهذه المضافات للاستخدام الروتيني في المزارع بثقة.

الاستشهاد: Chanu, Y.M., Paul, S.S., Dey, A. et al. Bioactive plant compounds reduce ammonia production in enrichment culture of ruminal hyper-ammonia producing bacteria. Sci Rep 16, 8210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38231-1

الكلمات المفتاحية: ميكروبات الكرش, الزيوت العطرية, تغذية الجاموس, انبعاثات الأمونيا, مضافات علفية نباتية