miniatuur|Vorming van methaan in de maag van de koe Een hydrogenobody (HB) (waterstoflichaampje) is een ovaalvormig organel dat voorkomt in bepaalde anaerobe eencellige eukaryotische ciliaten ('trilhaardiertjes'). Dit organel is indirect verantwoordelijk voor de methaanproductie van herkauwers zoals koeien. De organellen, die in 2026 zijn ontdekt, bevinden zich aan de basis van de trilharen (cilia) van deze ciliaten.
Het hydrogenobody wordt begrensd door een enkel celmembraan en mag niet worden verward met hydrogenosomen, die dubbele membranen hebben en verwant zijn aan mitochondriën. Hydrogenosomen zweven, net als mitochondriën, vrij in het cytoplasma, terwijl hydrogenobodies zich aan de basis van de cilia bevinden, net onder het celmembraan. Hydrogenobodies en hydrogenosomen moeten daarom een verschillende evolutionaire oorsprong hebben, hoewel ze over dezelfde functies kunnen beschikken.
Functie en werking De meest voorkomende ciliaten in de pens van herkauwers (90%) behoren tot de soort Entodinium caudatum. Bij dit micro-organisme werd aangetoond dat sommige van de enzymen die indirect betrokken zijn bij de methaanproductie – voornamelijk hydrogenasen die de vorming van waterstofgas katalyseren – verschillen van alle bekende enzymen met dezelfde functie. Ook hun locatie is ongebruikelijk, aangezien ze zich aan de rand van het celmembraan bevinden. De elektronenmicroscoop laat zien dat de hydrogenasen zich dicht bij het celmembraan bevinden aan de basis van de cilia, ingesloten in organellen met een enkel membraan: de hydrogenobodies. Deze organellen leveren energie, onder andere aan de cilia.
Het hydrogenobody bevat ook het enzym Flavodiiron Zuurstofreductase (Flavodiiron Oxygen Reductase). Dit stelt het organel in staat om sporen van zuurstof af te vangen, waarbij water (H2O) wordt gevormd. Dit beschermt zowel de eigen zuurstofgevoelige hydrogenasen als de strikt anaerobe methanogenen op het buitenoppervlak van de ciliaten.
Herkauwers In de pens, die onderdeel is van het spijverteringskanaal, voeden tientallen miljoenen bacteriën zich met vezels, zetmeel en andere voedingsstoffen, waarbij ze cellulose en eiwitten afbreken ('fermentatie'). Er zijn ook schimmels die enzymen bezitten die stugge celwanden verteren. De producten van deze afbraak van voedingsstoffen worden gebruikt voor de stofwisseling van de koe.
Al deze micro-organismen vormen voedsel voor ciliaten die de grootste organismen in de pens zijn. Ze worden door de cilia via de orale groeve (celmond) naar het cytostoom bewogen. Deze beweging van talloze cilia kost energie, die geleverd wordt door de hydrogenobodies. Bij de productie van deze energie komen waterstofgas (H2) en koolstofdioxide (CO2) vrij. Het waterstofgas wordt vervolgens geconsumeerd door methanogene archaea. Hun afvalproduct is methaan (CH4), een krachtig broeikasgas. Dit gas verlaat de koe via de snuit en/of de darmen.
Methaanproductie in de veehouderij De veehouderij met herkauwers (waaronder runderen, schapen, geiten en herten) is verantwoordelijk voor ongeveer 30% van de wereldwijde antropogene (door menselijke activiteiten veroorzaakte) methaanuitstoot. Het methaangas dat door vee wordt geproduceerd is, samen met methaan uit stortplaatsen en fossiele brandstoffen, verantwoordelijk voor 30% van de temperatuurstijging sinds de industriële revolutie. Om die reden bestaat er grote wetenschappelijke belangstelling voor de stofwisseling van vee. Dit leidde tot de ontdekking van het hydrogenobody.
Sommige dieren stoten meer methaan uit dan andere dieren van dezelfde soort binnen dezelfde kudde, zelfs als ze hetzelfde dieet volgen. Dit verschil blijkt af te hangen van de hoeveelheid ciliaten die zich in de pens bevinden. Sommige soorten ciliaten, zoals Dasytricha, kunnen in grote hoeveelheden aanwezig zijn bij verschillende schapen binnen dezelfde kudde. Dit kan ervoor zorgen dat deze dieren 100 keer meer methaan uitstoten dan andere schapen.
Categorie:Organel Categorie:Spijsvertering Categorie:Klimaatverandering