מחקר מצא שהוספת האצה האדומה Asparagopsis taxiformis למזון עגלים צמצמה פליטות מתאן בלי לפגוע בבריאות או בקצב הגדילה – פוטנציאל לכלי מהיר במאבק במשבר האקלים
נגה כרמון, מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
חוקרים גילו אמצעי מפתיע למאבק במשבר האקלים – תוסף תזונה ייחודי, מבוסס על אצות ים אדומות. במחקר חדש נמצא כי הוספת האצה Asparagopsis taxiformis לתזונה של עדרי בקר הפחיתה את פליטות המתאן (CH4) כמעט ב-40 אחוזים, בלי שהייתה לה השפעה שלילית על בריאות הבקר או על קצב הגדילה שלו. האצה המסוימת הזו נבחרה לאחר שבמחקרים קודמים נמצא שהיא מכילה מולקולות שיכולות לעכב את ייצור המתאן במערכת העיכול של מעלי גירה. התגלית עשויה לספק כלי חשוב להפחתת ההשפעה הסביבתית של חקלאות בעלי חיים, אחת התעשיות המובילות בפליטת גזי חממה.
העלייה בביקוש למוצרי בשר וחלב ברחבי העולם מובילה להתרחבות החקלאות התעשייתית ולגידול נרחב במספר עדרי הבקר והרפתות. על פי נתוני ארגון המזון והחקלאות של האו”ם (FAO), כ-14.5 אחוזים מסך פליטות גזי החממה הנגרמות מפעילות אנושית מקורן בגידול בקר, ומתאן (CH4) הוא המרכיב המשמעותי בפליטות הללו. זהו גז חממה בעל יכולת גבוהה ללכוד חום, שהופכת אותו לגורם מרכזי בהאצת תהליכי ההתחממות העולמית.
| מקור: Dennis Rabeling, iNaturalist
מאיפה מגיע המתאן?
תאית היא חומר צמחי עשיר באנרגיה, שמורכב מסוכרים המחוברים ביניהם בקשרים כימיים. לשם פירוק הקשרים האלה נדרש האנזים צלולאז; היות שמעלי הגירה לא יודעים לייצר אותו, הם נעזרים במערכת עיכול מורכבת שמשמשת בית ליצורונים (מיקרואורגניזמים) כמו חיידקים, פטריות וגם ארכאות, שהן יצורים חד-תאיים קדומים דמויי חיידקים. בתהליכי תסיסה מומרת התאית לסוכרים פשוטים יותר, שמשמשים מקורות אנרגיה לבעל החיים. במקביל נוצרים תוצרים נוספים כמו חומצות אורגניות, פחמן דו-חמצני ומתאן, הנפלט לאטמוספרה כתוצר לוואי.
את המתאן יוצרות ארכאות מקבוצה בשם מתאנוגנים, בתהליך ביוכימי הנקרא מתאנוגנזה. האנזים MCR (ראשי תיבות של methyl-coenzyme M reductase) ממלא תפקיד חשוב בתהליך הזה, ומזרז את התגובה הכימית שבה משתחררת מולקולת המתאן לאטמוספרה. התהליך הזה קריטי למעלי הגירה לצורך הפקת אנרגיה מהמזון, והוא מוביל לפליטת כמויות גדולות של מתאן ממערכת העיכול שלהם דרך הפה, האף ופי הטבעת. השפעת הפליטות על ההתחממות העולמית הופכת את הפחתת המתאן בתחום החקלאות למשימה דחופה במאבק במשבר האקלים.
במחקר שפורסם בשנה שעברה, בחנו החוקרים את השפעת תוסף תזונה מהאצה A. taxiformis על פליטות המתאן של עגלי בקר. הניסוי כלל 24 עגלים מגזעי ואגיו ואנגוס, שחולקו באקראי לשתי קבוצות: קבוצת ניסוי, שקיבלה את תוסף האצות, וקבוצת ביקורת שלא קיבלה אותו. האצה נוספה לתפריט של קבוצת הניסוי בצורת גרגרים מיובשים שהוספו למנות המזון היומי. במשך עשרה שבועות עקבו החוקרים אחר צריכת המזון, קצב הגדילה ופליטות הגזים של העגלים. התוצאות הצביעו על ירידה ממוצעת של כ-40 אחוזים בפליטות המתאן אצל העגלים בקבוצה שקיבלה את התוסף, ללא השפעות שליליות על קצב הגדילה או צריכת המזון.
מנגנון הפעולה של האצה מבוסס על עיכוב פעילות האנזים MCR, שאחראי כאמור על השלב הסופי בתהליך ייצור המתאן אצל הבקר. האצה מכילה תרכובות ברום, ובראשן חומר פעיל בשם ברומופורם, שנקשרות לאתר הפעיל של האנזים. תרכובות הברום מתחרות במולקולות שאמורות להיקשר אל האתר הפעיל של האנזים בדרך כלל, ועל כן משבשות את פעילותו. התוצאה היא עיכוב פעילותו הכימית של האנזים, שמוביל להפחתה משמעותית בכמות המתאן הנפלט.
המחקר מצביע על דרך חדשנית להפחתת פליטות גזי חממה מחקלאות, תוך שמירה על התפוקה החקלאית והיכולת לענות על הביקוש הגובר למוצרי בשר וחלב בעולם. אם הפוטנציאל של A. taxiformis ימומש בקנה מידה מסחרי, אפשר יהיה ליישם את הפתרון ברמה עולמית, וכך להפחית בצורה משמעותית את פליטות המתאן ממעלי גירה.
חומרים באצה מעכבים את פעילות האנזים המזרז את ייצור המתאן על ידי המיקרואורגנזימים. השפעת הזנה באצה אדומה על אוכלוסיות המיקרואורגניזמים במעי הבקר | מתוך McGurrin et al., 2023
מתקדמים לעתיד ירוק: הפחתת מתאן דרך מדע ומדיניות
בשנים האחרונות מתגבשת מגמה עולמית של פיתוח פתרונות חדשניים להפחתת פליטות מתאן, במיוחד בתחום החקלאות וגידול מעלי גירה. האצה האדומה אינה הפתרון הראשון שהוצע בתחום: מחקר מ-2016 הראה ששימוש במולקולה 3-nitrooxypropanol 3) NOP) הפחית את ייצור המתאן בכ-30 אחוזים בתהליך העיכול של פרות וכבשים. מולקולה זו נמצאת בשנים האחרונות בתהליך מסחור תחת השם Bovaerקובץ מסוג PDF. ב-2022 היא קיבלה אישור רגולטורי לשימוש בתזונה של פרות חלב באיחוד האירופי וכן במספר מדינות נוספות כגון צ’ילה, ברזיל ואוסטרליה; עם זאת, היישום עדיין מוגבל בשל שיקולים כלכליים, רגולטוריים ולוגיסטיים. פתרונות ביוכימיים מהסוג הזה מדגימים איך אפשר להשתמש בגישות מדעיות וטכנולוגיות להתמודדות עם אתגרי האקלים, תוך שמירה על ביטחון המזון בעולם.
בנוסף לגישות טכנולוגיות, מדינות שונות נוקטות צעדים משלימים לצמצום השפעת המשק החי על האקלים. דנמרק, לדוגמה, החליטה לאחרונה להטיל מס על פליטות מתאן מחיות משק, לצד יוזמות לשיקום קרקעות טבעיות. צעדים אלו ממחישים את המחויבות הגוברת למציאת איזון בין דרישות החקלאות המודרנית לבין הצורך הדחוף להתמודד עם ההשלכות הסביבתיות שלה.
עוד בנושא באתר הידען:
