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科学家要用疫苗,减轻畜牧业对全球变暖的影响

2019-09-11 14:56:48 网易科技 乐邦 编辑:蛋蛋 浏览数:18蛋蛋网

全球温室气体排放的很大一部分来自牲畜排放的甲烷。利用疫苗处理它们肠道中的微生物能帮助拯救地球气候变化吗?在新西兰农业科学研究所AgResearch附近,静静吃草的牛看起来和其他的牛没什么两样。但是,其中一些牛和你在其他农...

全球温室气体排放的很大一部分来自牲畜排放的甲烷。利用疫苗处理它们肠道中的微生物能帮助拯救地球气候变化吗?

在新西兰农业科学研究所AgResearch附近,静静吃草的牛看起来和其他的牛没什么两样。但是,其中一些牛和你在其他农场看到的确实不一样,它们的胃里正在进行一项可能改变地球的实验。

科学家给它们注射了一种疫苗,以对抗某些肠道微生物。这些微生物在动物消化食物时产生甲烷,而甲烷是温室气体之一,其吸热能力大约是二氧化碳的25倍。

AgResearch的目标是,开发这种疫苗以及其他抗甲烷的方法,让我们能够继续食用牛肉和乳制品的同时,减轻畜牧业对环境的影响。

牛和其他牲畜的温室气体排放量占人为温室气体排放量的七分之一,交通运输约占五分之一。

一项数据显示,牲畜占来自人类活动的温室气体排放总量的14%。除了二氧化碳,农业生产还会大量产生另外两种气体:一氧化二氮(来自向土壤施加的化肥和废料)和甲烷。甲烷主要由反刍动物(主要是绵羊和牛)通过打嗝排出,占农业排放总量的三分之一以上。反刍动物平均每天产生250-500升甲烷。在全球范围内,牲畜每年通过打嗝以及放屁(占少量)向大气中排放相当于31亿吨二氧化碳的甲烷。

但是,AgResearch的科学家们希望能够减轻畜牧业对全球变暖的影响。

他们尝试的方法是基于AgResearch微生物学家西尼德·莱希的研究工作。反刍动物所产生的甲烷来自生活在瘤胃的大量微生物中的3%左右。这些微生物属于一个叫做古细菌的古老类群,它们能够生活在没有氧气的环境中。

通过一个被称为肠内发酵的过程,这些微生物分解和发酵动物食用的植物材料,由此产生甲烷。为了释放产生这种气体时所积聚的压力,动物会通过打嗝将其排出。

然而,为了清除问题细菌,莱希和她的同事们必须要设法在他们的实验室里瘤胃的无氧环境。利用DNA技术,他们能够对一些关键微生物物种的基因组进行测序。

一头牛伸出舌头。在牛的瘤胃中产生的甲烷主要是通过打嗝释放的,但也有大约5%的甲烷是通过放屁排出。

“了解这些微生物的特性是关键所在。”莱希说道,“通过我们的研究,我们能够看到(微生物中)不同类型的基因序列,并鉴别出所有种类的产甲烷菌共有的靶标。然后,这些成为了疫苗研发的首要靶标。”

这项工作让AgResearch的团队能够系统地设计同时针对几种微生物的疫苗。

AgResearch甲烷减排项目首席研究员彼得·詹森表示:“我们试图瞄准的古细菌大约有12到15种。”詹森在绵羊和牛的瘤胃中鉴定出多种可产生甲烷的微生物。注射疫苗的目的是刺激动物唾液中抗古细菌抗体的分泌,当动物吞咽时,这些抗体会被带入瘤胃。

到目前为止,只有一小部分牛和羊在AgResearch团队的试验中接种了疫苗。但是,研究小组在唾液和瘤胃中都检测到了良好的抗体水平,而且从粪便中也发现了抗体。在证明接种疫苗的动物确实能产生抗体以后,他们现在正试图证明这确实能抑制甲烷的形成。

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