奶牛打嗝问题：CRISPR 如何解决甲烷排放问题

IGI 的研究人员正在致力于利用精准微生物组编辑消除温室气体的主要来源。

甲烷是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳的 25 倍。甲烷的最大来源之一是牛打嗝。但不要责怪牛！甲烷实际上是由 微生物 在牛肠中。加州大学戴维斯分校的 IGI 研究人员 Ermias Kebreab 和 Matthias Hess 以及加州大学伯克利分校的合作者正在努力开发新工具，以首先阻止微生物产生甲烷，从而保护地球和牛免受这种气体的影响。

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旁白： 人类、牛和其他动物的肠道中存在着被称为微生物群落的微生物群落。微生物群落发挥着许多重要作用，从帮助消化食物到预防感染和调节免疫系统。 但在牛体内，它们还会做其他事情：它们会产生甲烷气体，牛会通过打嗝的方式将其排出。 是的，他们已经研究过了——甲烷主要来自于牛的前部。

Ermias Kebreab（加州大学戴维斯分校 IGI 研究员）： 我们真正想要解决这个问题的原因是，自工业化前时期以来，全球气温上升了 1.1 摄氏度，而我们想要努力将其保持在 1.5 摄氏度以内，其中 1.1 摄氏度几乎有一半是由于甲烷造成的。 如果你看看甲烷的人为来源，大约 35% 来自牲畜。

旁白： 虽然能源和交通等许多其他行业都有减少排放的技术选择，但农业已被证明是一个难题。 Ermias Kebreab 和 Matthias Hess 是加州大学戴维斯分校的 IGI 研究员。 他们正在研究一种减少甲烷排放的新方法：编辑牛的微生物群。他们的灵感来自一个不寻常的地方：红藻。 两人之前的研究显示，给奶牛喂食红海藻可以大大减少它们的甲烷排放量。红海藻的作用是阻断一些 酶 微生物需要制造甲烷。

埃米亚斯·凯布雷布： 基本上，他们从澳大利亚收集了很多不同类型的海藻，只是想看看哪些海藻可以减少甲烷排放。 我们对奶牛进行了首次体内研究，在真实的牛身上，我们发现甲烷排放量大幅减少了 60%。

旁白： 一些研究表明甲烷减少量高达 98%。

现在，两人正在致力于利用 CRISPR 基因组-编辑以针对相同的甲烷制造 基因 在牛肠道微生物的基因组中。目标是创建一种安全、廉价、一次性的治疗方法，以永久减少甲烷排放，并可供全球养牛户使用。

Matthias Hess（加州大学戴维斯分校 IGI 研究员）： 该项目的理想结果是，我们可以在牛犊生命早期就改变牛的微生物群，然后微生物群将保持稳定，几乎不产生甲烷，甚至根本不产生甲烷，因此我们不会触碰动物。我们基本上只改变这些微生物能做的事情。

旁白： 想象一下，如果你能给每头小牛进行简单的治疗，比如服用药丸，就可以减少它们一生的甲烷排放量。

为了实现这一目标，加州大学戴维斯分校和加州大学伯克利分校的 IGI 团队正在努力了解产生甲烷的微生物的基因组。

Matthias Hess: 在我的实验室里，我们观察微生物组，得到 的DNA 从这些生物体中，我们可以观察它们体内存在的不同遗传物质。 下一步，我们可以将这些信息提供给我们在伯克利的合作伙伴。他们将开发一些工具，然后回馈给我们在戴维斯的研究人员。

旁白： 下一步将进入现场试验阶段，测试实验室的研究结果是否可以在牛的肠道微生物群中重现。

埃米亚斯·凯布雷布： 我们希望看到的是，我们是否能获得稳定的微生物群落？甲烷排放量是多少？你们是否大幅减少了排放量？ 起作用的微生物有哪些？ 但最终最重要的问题是我们是否有甲烷？

旁白： 对于气候变化这样棘手的问题，我们需要利用一切手段，针对各个层面的温室气体排放——哪怕是隐藏在牛体内最微小的来源。