反思气候变化和犯罪奶牛

上周,美国参议院环境与公共工程委员会举行了一场题为“审查总统气候行动计划”的听证会。不出所料,气候变化辩论成为了焦点,双方的论点得到了阐述,政治热情与科学证据交织在一起。辩论的焦点是二氧化碳——CO2——它仍然是主要的“罪魁祸首”。然而,一种对气候安全构成更大威胁的气体却似乎未受批评。

这种威胁就是被称为甲烷的气体,它对地球的升温能力是CO2的20多倍。然而,对气候状况最大的威胁并非通常认为的二氧化碳排放源——工厂、汽车和其他工业过程。相反,它们是安静、相对温顺,并且对许多人来说,是发出有趣哞哞叫声的牛。

牛长期以来一直被认为是主要的甲烷生产者,并且在环保署的关注之下已有一段时间。早在20世纪60年代,使用如氯仿(更好地被称为用于使人失去知觉的手帕里的溶液)和四氯化碳(与干洗中使用的溶液相同)等相当苛刻的化学品,似乎对降低气体产量有一定的效果。尽管该处理方法有效,但将有毒化学品纳入生产食品的动物体内这一整体概念被视为一场潜在的噩梦。

多年来,人们开发并尝试了其他毒性较低的化学品。然而,它们对其他审美价值(如脂肪生产)产生了负面影响,这意味着这些方案虽然有效,但并非最佳。到了20世纪90年代,关于家畜日粮的研究数量与人类人口数量相当,研究人员试图找到完美的食物和补充剂组合,以创造一个无甲烷的环境。然而,没有取得真正的成功;答案仍然难以捉摸,世界似乎注定要遭受由牛引发的气候崩溃。

过去研究的问题并非缺乏努力,而是努力的焦点有所偏离。牛胃中的甲烷是由一种称为产甲烷菌的发酵细菌引起的。这些微生物奇迹自20世纪30年代以来就已为人所知,并且一直是环境微生物学家的关注焦点。然而,人们曾认为这些细菌是污水等废物产品的一部分,而不是牛胃——称为瘤胃——的一部分。然而,研究表明,在垃圾填埋场和废水中产生甲烷气体的这些细菌与牛消化道内的细菌是相同的。

结果是将焦点从牛转移到牛的微生物组。研究人员——借助与人类微生物组计划相同的工具——开始寻找产甲烷菌,希望找到可以转化为饮食和/或饲养方式改变的答案。过去十年发表的论文表明,与人类一样,没有两头牛拥有相同的细菌构成;微生物组成特定于地理区域;以及饮食的微小变化会导致剧烈变化。甚至有证据表明,产甲烷菌控制着动物的“饲料效率”,这表明它同时具有环境和经济影响。

这些数据非常多样且复杂,以至于找到答案的希望迅速破灭,从黑暗中的一线光明变成大海捞针。随着每一项新发现的出现,强有力的、标准化的和有效的监管措施变得越来越不可能。如果没有一个中央枢纽来收集、聚合、分析并最终转化这些数据,产甲烷量低的牛的可能性充其量是微乎其微的。

然而,本周,一项此类实体从诺丁汉大学诞生。名为Ruminomics的研究项目,涉及来自英国、意大利、芬兰、瑞典、捷克共和国、法国和荷兰的成员。他们的目标是理解动物、食物、瘤胃细菌和甲烷生产之间的复杂联系。他们的最终目标是提高饲养动物的效率,并确保最低的环境足迹——以及最低的腹胀排放量。

该项目分为10个具体目标,从识别微生物种类和饮食变化的影响到为牛生产者制定建议。凭借现有的工具,结果应该在几年内就能得出,如果运气好的话,再过几年就可以制定政府层面的政策。到2020年,该团队应该已经制定了一个明确、经济高效且易于实施的策略,以减少牛瘤胃的甲烷排放。当然,这一切都取决于两个要求:资金和微生物的缓慢演变。前者可能已经到位,而后者永远不是确定的。

Ruminomics 的目标可能看起来与气候变化、全球变暖等常规讨论范围无关。然而,该团队确实提供了一个有用的模型来推进类似气候问题的知识和确定性。通过适当的规程、执行、分析和工作的转化,可能会得出有效的结论并向所有人公开和接受。在一个即使是最不了解情况的个人也能在公众心中制造怀疑的世界里,尽管有所有证据,这种模式可能是一个非常受欢迎的解决方案。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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