Koeien kennen we allemaal: planteneters die op hun gemakje in de wei liggen. Ze hebben een aantal kenmerken die we allemaal wel zien, maar waar we eigenlijk nooit bij stilstaan. Om te beginnen zijn koeien groot. Ze hebben een sterke geur (pas op, je denkt nu misschien aan de geur van mest in de stal, maar ruik maar eens aan een schone koe!). Ook vers gemolken melk ruikt zo. Niet iedereen houdt van die geur. Hij is vluchtig en verdwijnt na een tijdje. Veel mensen kennen de geur dan ook niet eens. Soms hoor je koeien uitademen met lange, energieke stoten. Verder zijn ze warm (40°C – vroeger verwarmde men boerderijen door de koeien dicht bij het woonvertrek te zetten). En tot slot zijn ze heel rustig. Een groot deel van de tijd liggen ze ogenschijnlijk lui in het gras te herkauwen. Het zijn allemaal tekenen van de manier waarop koeien hun voedsel binnenkrijgen – op een indirecte en symbiotische manier. Zoals alle planten is gras niet gemakkelijk te verteren. Het bevat weinig stikstof en bestaat uit complexe moleculen.
Afgezien van de inhoud van de cellen, waarin enkele mineralen, suikers en een klein beetje eiwit zit, bestaat 90% van de droge stof van gras uit cellulose en lignine, het taaie materiaal van de celwanden dat ervoor zorgt dat planten rechtop staan. Cellulose bestaat uit glucosemoleculen (daar gaan we verder niet op in, maar de celwand bevat ook suikers, hemicellulose en pectine). Lignine is een complexe structuur van tannines. Deze grote moleculen kunnen niet rechtstreeks worden opgenomen in de cellen van dieren. Koeien zijn bovendien niet in staat om cellulose of lignine af te breken. Dat zie je als je een koeienvlaai van dichtbij bekijkt. Die bestaat voor een deel uit donker vocht en verder uit lichtgekleurde stukjes gras. Als je die stukjes met een kleurstof onder de microscoop legt, blijken ze te zijn gemaakt van intacte cellulose en lignine. Dit deel van het gras kan dus door het maag-darmkanaal gaan zonder dat het verteerd wordt! Maar hoe komt een koe dan aan haar voedingsstoffen?
In het grote lichaam van de koe zit vóór de maag een soort grote buidel: de pens. Die is goed voor 8 tot 15% van het lichaamsgewicht en kan een inhoud hebben van 100 tot zelfs 250 liter bij hele grote koeien! Het afgegraasde gras komt in de pens terecht, waar het wordt gefermenteerd tot voedsel voor allerlei microben, die samen 50% van de droge massa van de pensinhoud vormen. Deze microbiota bestaat uit veel bacteriën (1011 per milliliter) en schimmels (105 per milliliter) – die allemaal plantenresten en vooral cellulose verteren – en uit grote eencelligen van het geslacht van de pantoffeldiertjes: de trilhaardiertjes (107 per milliliter), die op hun beurt weer leven van bacteriën en schimmelsporen. Al die microben zijn aan het fermenteren in de zuurstofloze omstandigheden in de pens. Als gevolg daarvan ontstaan er gassen (ongeveer 1000 liter per dag!), waaronder methaan, waterstof en de vluchtige vetzuren azijnzuur, propionzuur en boterzuur.
De vluchtige vetzuren geven de karakteristieke geur aan de koe en ook aan de vers gemolken melk (waaruit ze –vluchtig zegt het al– snel verdampen). De vetzuren worden door de cellen van de koe gebruikt om energie te produceren. Ze dekken 80% van de energiebehoefte van de koe. Haar bloedsuikerspiegel is overigens laag omdat suikers niet de belangrijkste energiebron voor de cellen zijn. En door de fermentatie is de lichaamstemperatuur van de koe zo hoog – haar microbiota is als het ware een ingebouwd kacheltje. Nog een voordeel!
De gassen die de koe produceert, boert ze in lange teugen uit. Die strategie is niet zonder risico’s, want als de koe bijvoorbeeld te veel stikstof binnenkrijgt wanneer ze veel vlinderbloemigen eet, kan de microbiota in de pens ‘op hol’ slaan. De geproduceerde gassen kunnen dan zo sterk op de slokdarm drukken dat de gassen niet meer naar buiten kunnen. Dit heet meteorisme. Er moet dan snel van buitenaf een opening worden gemaakt naar de pens om te voorkomen dat de koe explodeert! Daarom worden voedingssupplementen op basis van peulvruchten aangevuld met tannines die de vertering door de microben vertragen zodat de pens niet overstuur raakt.
Na de pens volgt de maag, die is opgebouwd uit opeenvolgende kamers waarin de spijsvertering door de koe zelf begint. In de eerste twee kamers, de netmaag en de boekmaag, komen er vanuit het bloed mineralen en water bij en wordt het pensvocht eruit gefilterd. Grote stukken worden via contracties teruggestuurd naar de pens. Plantaardige en dierlijke deeltjes van minder dan 2 mm doorsnede worden door het resterende geconcentreerde sap naar de lebmaag gevoerd. In de lebmaag komen een zuur en enzymen vrij die de vertering van vetten, DNA en eiwitten van microbencellen in gang zetten. Hier wordt ook lysozym aangemaakt, een enzym dat bij andere dieren als bacteriedodend middel fungeert in oogvocht, melk en eiwit omdat het de celwanden van bacteriën vernietigt. Koeien hebben overigens verschillende soorten lysozymen, die samen 10% van de spijsverteringseiwitten uitmaken. Doordat dit enzym toegang geeft tot de bacteriecellen, zorgt het in feite voor de afbraak van de microben. Vervolgens belandt het voedsel in de dunne darm, waar het zuur weer wordt opgenomen, maar waar andere enzymen het verteren van de microben voortzetten en zorgen dat in het vervolg van de darm vetstoffen, aminozuren, nucleïnezuren (bouwstenen van het DNA) en suikers worden opgenomen. De stukjes gras die ongeschonden door de boekmaag zijn gekomen, hebben hun bouwstenen en vorm behouden omdat de koe zelf geen cellulose of lignine kan verteren. En dat zie je dus terug in de koeienvlaai.
Een koe lijkt dus wel een herbivoor, maar in feite verteert ze geen planten, maar microben. Dit wordt microfaag genoemd.
Deze tekst komt uit het boek Dankzij de Microben / Marc André Selosse en is een klein detail van alle voorbeelden die Selosse naar voren brengt in dit boek.
De New Scientist schreef over dit boek: ‘een prachtig compleet boek, dat ondanks de diepgang geen moment verveelt.’ Lees hier de volledige recensie.