Neocallimastix frontalis is een anaerobe schimmel en leeft in de pens, een van de magen van herkauwers. Daar breekt hij met behulp van speciale enzymen de plantenvezels uit het voedsel af. N. frontalis leeft zonder zuurstof en heeft hydrogenosomen, die de cellen zonder zuurstof van energie voorzien.
Neocallimastix frontalis is een anaerobe schimmel en leeft in de pens, een van de magen van herkauwers. Daar breekt hij met behulp van speciale enzymen de plantenvezels uit het voedsel af. N. frontalis leeft zonder zuurstof en heeft hydrogenosomen, die de cellen zonder zuurstof van energie voorzien.
Verteren van plantenmateriaal
Plantenmateriaal bestaat uit hele sterke grote moleculen, zoals cellulose en hemicellulose. Zoogdieren hebben microben nodig om deze moleculen af te breken. Anaerobe schimmels, zoals Neocallimastix frontalis, knippen de moleculen met behulp enzymen in stukjes. Als eerste zet een schimmelspore zich vast op plantenmateriaal, zoals hooi. Vervolgens beginnen schimmeldraden, genaamd rhizoïden, te groeien. De rhizoïden groeien door het plantenmateriaal heen en doordringen zelfs de stevige celwanden . Tegelijkertijd produceert de schimmel enzymen die helpen bij het afbreken van de celstructuren. Door deze enzymatische afbraak, komen er voedingsstoffen vrij die de schimmel op kan nemen. De schimmel produceert vervolgens acetaat, een stof waar zoogdieren energie uit halen.
Herkauwers hebben baat bij de anaerobe schimmels. De schimmels breken gedeelten van het plantenmateriaal af, die andere microben in de pens niet kunnen afbreken. Door deze afbraak hechten bacteriën zich ook gemakkelijker aan het plantenmateriaal. Dat wordt hierdoor nog beter verteert. Dit zorgt ervoor dat er ook meer energie en voedingsstoffen vrijkomen voor de herkauwer.
Bewegende zoösporen
Anaerobe schimmels zitten niet stil. De zoösporen van Neocallimastix frontalis kunnen bewegen door middel van flagella. Dit zijn haarachtige structuren waarmee de zoösporen zich voortbewegen. De zoösporen nemen bepaalde stoffen waar, waardoor zij zich in de richting van het plantenmateriaal bewegen, waar zij zich vervolgens op vastzetten. Nadat hij zich heeft vastgezet, vormt de zoöspore een cyste die op een gegeven moment ‘ontkiemt’. Op dat moment dringen er vanuit de cyste rhizoïden (schimmeldraden) in het plantenmateriaal. De schimmel produceert tegelijkertijd enzymen die het plantenmateriaal afbreken. Hij neemt voedingsstoffen op en groeit. De schimmel ontwikkelt vervolgens sporangiën. In de sporangiën vormen zich nieuwe zoösporen. Als de ontwikkeling van een sporangium is voltooid, komen er nieuwe zoösporen vrij, op zoek naar plantenmateriaal om zich aan vast te hechten.
Biotechnologische toepassingen
Anaerobe schimmels worden in de toekomst mogelijk vaker gebruikt voor biotechnologische toepassingen. Het kweken van de schimmels is op dit moment nog lastig en erg duur, want ze kunnen slecht tegen zuurstof en hebben voldoende warmte nodig. De wetenschap is voornamelijk geïnteresseerd in het toepassen van de enzymen die anaerobe schimmels produceren om plantenmateriaal af te breken. Een mogelijke toekomstige toepassing is het gebruik van levende anaerobe schimmels als supplement voor herkauwers. Onderzoek heeft aangetoond dat het supplement voor een betere voedselopname, groei en melkproductie bij koeien zorgt. Anaerobe schimmels kunnen ook buiten het lichaam van herkauwers vezels verteren. Onder de juiste omstandigheden kunnen de schimmels worden ingezet bij de productie van biobrandstoffen en biogassen.
Foto: Dr. A.M. Vos, Industrial Microbiology, TU Delft