Biocontained كمر الذبيحة لمكافحة تفشي الأمراض المعدية في الثروة الحيوانية

يوضح الفيديو مثالاً لدراسة أجريت في مركز ليثبريدج للأبحاث (Lethbridge Research Center) وبتمويل من برنامج CRTI التابع للحكومة الفيدرالية، بالإضافة إلى وزارة الزراعة في ألبرتا (Alberta Agriculture). يهدف المشروع إلى دراسة طريقة التغطية بالقطن كوسيلة للتخلص من الجثث أثناء تفشي مرض معدٍ في قطيع من أبقار اللحم. وقد استخدم الدكتور لويد سبنسر (Dr.Lloyd Spencer) من وكالة تفتيش الأغذية الكندية (CFIA) هذه التقنية سابقاً للسيطرة على تفشي إنفلونزا الطيور الذي حدث في وادي فريزر (Fraser Valley) قبل بضع سنوات.

يتمثل الهدف من المشروع بشكل أساسي في السيطرة الفعالة على العامل المُعدي ومنع انتشاره إلى أي مجموعات أخرى من الماشية المحيطة. ولتحقيق ذلك، يجب أن تكون هناك استجابة سريعة للغاية من حيث تطوير طريقة للتخلص من المخلفات وأن تكون جاهزة وتشغيلية، ويُؤمل أن يتم ذلك في غضون فترة 24 ساعة. ولهذا السبب، اعتمدنا في تصميم هذه التجربة تحديداً على استخدام مواد متوفرة محلياً لعملية التسميد بالكامل، والتي يمكن شراؤها بسهولة من موردي المزارع المحليين، مما مكننا من بناء الهياكل في غضون فترة 24 ساعة.

اعتمد الإطار الخارجي للهيكل ببساطة على استخدام قش الشعير كبنية أساسية. لقد وضعنا بالات صغيرة من القش في قاع الهيكل تحسباً لوجود أي تسرب ناتج عن عملية التسميد العامة، وذلك لتعمل هذه البالات الصغيرة على امتصاص أي من ذلك السائل. ثم استخدمنا بالات مربعة كبيرة كجدران خارجية للهيكل.

لذا، كان هدفنا هو معرفة ما إذا كان بإمكاننا استخدام نموذج مماثل، مع توسيع نطاقه فقط ليصل إلى حجم أكبر بكثير للتعامل مع الحجم الجسماني الكبير لماشية التسمين كاملة النمو. كان مستوى الاحتواء الذي اعتمدناه في هذه الدراسة أعلى بكثير مما يكون عليه في عملية التسميد التقليدية؛ حيث استخدمنا بالات قش كبيرة من أجل احتواء كومة التسميد بأكملها ضمن إطار هيكلي.

قمنا بجمع السماد من حظيرة تغذية في مركز أبحاث Lepar، وقمنا بتجهيزه مسبقاً بتمريره عبر موزع سماد من أجل تهويته حتى يسخن. وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تجربة هذا الأمر أساساً على نطاق واسع كهذا ودون مستوى عالٍ من الاحتواء. وكان أحد المخاوف التي ساورتنا عندما جربنا هذا لأول مرة هو ما إذا كنا سنحصل على كمية كبيرة من السوائل الناتجة عن عملية التسميد.

لذا، قمنا بوضع نظام تصريف عن قصد في كومة التسميد، كوسيلة لمحاولة جمع أي سائل قد ينتج خلال عملية التسميد. نحن نستخدم بلاستيك السيلاج القياسي، وهو نفس البلاستيك المتاح الذي تستخدمه حظائر التسمين لتغطية حفر السيلاج الخاصة بها.

تكمن فكرة استخدام البلاستيك في إدراجه من أجل تحقيق مستوى عالٍ جداً من الأمان؛ وبذلك يتم الاحتفاظ بكل ما في كومة التسميد داخل الحاجز البلاستيكي. لقد وضعنا طبقة من قش الشعير في قاع هيكل التسميد لتعمل كمادة ماصة، وكذلك للمساعدة في تسهيل عملية التسميد.

بالإضافة إلى ذلك، قمنا بوضع أجهزة إرسال لقياس درجة الحرارة داخل السماد نفسه. تقوم هذه الأجهزة الآن بتسجيل درجة الحرارة باستمرار طوال عملية التسميد بأكملها، ومن ثم نقوم باستعادة هذه الأجهزة في نهاية عملية التسميد وتنزيل بيانات درجة الحرارة الخاصة بالفترة الزمنية الكاملة للتسميد. والآن، فإن أحد عيوب استخدام البلاستيك هو وجود احتمالية كبيرة بأن يؤدي ذلك إلى تقييد تدفق الأكسجين إلى كومة التسميد.

استخدمنا هنا بلاطات تصريف بسيطة أو أنابيب تصريف من النوع الذي يُستخدم عادةً في بناء المنازل، ووضعنا هذه الأنابيب كل 16 قدمًا تقريبًا في جميع أنحاء هيكل التسميد. وكانت الفكرة من ذلك هي ضمان تدفق الهواء إلى أسفل كومة التسميد لضمان أن تكون عملية التسميد عملية هوائية وليست عملية لاهوائية يتم فيها استبعاد الأكسجين، مما يؤدي في الأساس إلى حدوث عملية مماثلة لعملية إنتاج السيلاج. وهو الأمر الذي أردنا تجنبه.

لقد أردنا السماح للأكسجين بالدخول إلى الهيكل لزيادة تحلل الجثث إلى أقصى حد. تم الحصول على هذه الماشية من حظائر تغذية محلية حيث نفقت الماشية بشكل أساسي بسبب الالتهاب الرئوي، وهو ناتج عن أسباب طبيعية. لم نقم بذبح هذه الحيوانات أو قتلها من أجل الدراسة ذاتها.

الآن، اعتمدت هذه الأنابيب التي وضعناها فقط على التهوية السلبية، وهي مجرد الهواء الذي يتحرك بشكل طبيعي عبر الأنبوب من الغلاف الجوي المحيط. لم نستخدم مراوح أو أي شيء من هذا القبيل لأنه، مرة أخرى، في حالة تفشي مرض معدٍ، لن ترغب في نفخ العامل المعدي خارج هيكل التسميد وإلى المنطقة المحيطة. الآن، في حالة تفشي مرض طبيعي، لن تطبق درجة التفاصيل التي لدينا هنا، ولكن لأن هذه تجربة، نستخدم ما نسميه أهرامات استرجاع بيكر (baker retrieval pyramids) كوسيلة لزراعة العينات في السماد ثم استخراجها في تواريخ لاحقة.

ولإجراء مزيد من الدراسة، استخدمنا ميكروبات نموذجية، من البكتيريا والفيروسات، وضعناها في هذه الأكياس البيضاء الصغيرة، ثم وضعناها في المثلث، وبعد ذلك أدخلناها في هيكل التسميد. تكمن الفكرة هنا في رغبتنا في التأكد من أن عملية التسميد تقتل الميكروبات، بحيث يتم تدمير العامل المعدي أثناء عملية التسميد. كما وضعنا ركائز إضافية مثل الأنسجة، وأنسجة الدماغ، والكيراتين، وهو البروتين الذي تتكون منه الحوافر والقرون.

يتميز الكيراتين بمقاومته الشديدة للهضم، وكنا نرغب في معرفة ما إذا كان بإمكاننا تحقيق تحلل لهذا البروتين شديد المقاومة أثناء عملية التسميد؛ فإذا شهدنا تحللاً ملحوظاً، سيكون ذلك مؤشراً جيداً على أن الجثث ستتحلل بالكامل أيضاً. نقوم بتعبئة الأهرامات بالسماد لأننا نريد التأكد من أن البيئة داخل الهرم نفسه مشابهة جداً لبيئة بقية السماد المحيط. وخلال عملية التسميد، يتم استعادة ثلاث حقائب فقط.

تم وزن جميع المواد ووضعها في الأكياس قبل وضعها في الهرم، أو تم عد أعداد الميكروبات قبل وضعها في الهرم. سنقوم الآن، في هذه الحالة، بوضع قياسات لدرجة الحرارة عند كل هرم من الأهرامات لكي نقيس درجة الحرارة فعلياً في موقع كل هرم على حدة. وداخل كومة التسميد، قمنا بوضع أكثر من 20 من هذه الأهرامات في كومة التسميد على عمقين، أحدهما كان على عمق حوالي نصف متر داخل الكومة نفسها، والآخر على عمق متر واحد في المنطقة التي وُضعت فيها الجثث.

الآن، في الظروف العادية، لا تسبب معظم هذه البكتيريا النموذجية أمراضاً خطيرة لدى البشر، ولكن في الحالات المعتادة، عندما تتعامل مع تفشٍ وبائي، ستلاحظ أن الموظفين يرتدون القفازات وبدلات واقية، أما في حالة تفشي مرض معدٍ، فسوف يرتدون أيضاً أقنعة وأحذية خاصة. وسيكون مستوى الملابس الواقية أعلى بكثير إذا كنت تتعامل مع تفشٍ حقيقي لمرض ما. وبمجرد إدخال الجثث، وضعنا حوالي 16 حيواناً في كل هيكل من هذه الهياكل المخصصة للتسميد.

بعد ذلك، نأخذ السماد ونقوم بتغطيته باستخدام ذلك السماد الساخن، ويمكنكم رؤية كمية البخار المتصاعد منه مما يشير إلى أن السماد بدأ في التسخين بالفعل. وقبل إدخاله في كومة التسميد، وضعنا السماد وملأنا الهيكل بالكامل، لذا أصبحت الجثث نفسها الآن على عمق حوالي متر ونصف تحت سطح السماد. كما ترون هنا.

ثم قمنا بوضع فتحات تهوية إضافية في الجزء العلوي من الكومة، وذلك مرة أخرى لضمان الحصول على عملية تسميد هوائية. هل ننتقل إلى المساحة التالية في Fred؟ لأننا نستخدم هذه الفتحات أيضاً لقياس أنواع غازات الاحتباس الحراري التي يتم انبعاثها.

خلال عملية التسميد، تم إحكام إغلاق كل شيء لضمان أنه في حالة وجود عامل معدٍ بالفعل في الكومة، فإن احتمالية هروبه ستكون منخفضة للغاية. ويمكنكم رؤية كيف وضعنا إطارات في الأعلى، والتي تعمل بشكل أساسي على تقييد وصول الطيور أو الكائنات الناقلة للتغذية إلى الكومة ككل، مما يضمن عدم انتقال العامل المعدي إلى ناقلين محتملين آخرين. أما الأسلاك التي ترونها فهي ما نستخدمه لنقل درجة الحرارة من موقع الهرم إلى جهاز كمبيوتر موجود خارج هيكل التسميد، حيث نقوم بمراقبة درجة الحرارة في أكثر من 48 موقعاً مختلفاً داخل كل كومة تسميد لتكوين فكرة عن التباين المكاني في كفاءة عملية التسميد، وقد استُخدمت الأنابيب لقياس الأكسجين عند أعماق مختلفة داخل كومة التسميد.

كما ذكرنا سابقاً، من المهم جداً أن يتغلغل الأكسجين داخل الكومة. والآن، ونظراً لمستوى التفاصيل الذي نتبعه هنا فيما يتعلق بوضع تلك الأهرامات، فإن الوقت الذي استغرقناه في بناء هذه الهياكل كان أطول بكثير مما سيكون عليه في الظروف العادية. فلن تحتاج إلى وضع الأهرامات أو توخي درجة الحذر التي نتبعها هنا للتأكد من عدم إتلاف أي من أدواتنا التجريبية التي وضعناها في الكومة في أوقات مختلفة.

بعد ذلك، وأثناء عملية التسميد، كنا ندخل إلى الهيكل ونقوم بسحب المثلثات منه من أعماق تتراوح بين متر ونصف متر تحت سطح السماد، ثم نقيس ما إذا كانت الميكروبات قد نجت خلال عملية التسميد وكمية الأنسجة التي تحللت أثناء التسميد؛ وقد مكنتنا السلاسل وقوة المثلث من سحبها مباشرة عبر السماد نفسه واستعادة عيناتنا. والآن في هذه المرحلة، وفي الظروف العادية، إذا كنت تتعامل مع تفشٍ معدٍ حقاً، فإن درجات الحرارة داخل كومة التسميد -بما أننا نستطيع مراقبتها من الخارج- نعلم أنها وصلت بالفعل إلى درجات حرارة تبلغ 70 °C، وعند درجات حرارة تزيد عن 55 °C تقريباً، تُقتل معظم العوامل المعدية، وعندما أجرينا القياسات على الميكروبات والفيروسات التي زرعناها ككائنات نموذجية في الكومة، قُتلت الفيروسات في غضون أسبوع وقُتلت الميكروبات في غضون أسبوعين.

الآن، نقوم بفتح الكومة بعد اكتمال عملية التسميد. لقد استمرت هذه العملية لمدة 150 يوماً تقريباً. وكانت درجة الحرارة أعلى من 70 درجة في مناطق من الكومة لفترات تجاوزت 70 يوماً.

مالت درجة الحرارة إلى أن تكون أعلى في الجزء العلوي من الكومة مقارنة بالجزء السفلي، ولكن جميع مناطق الكومة تجاوزت 55 درجة Celsius. والآن، وبينما نقوم بتفريغ كومة التسميد، فإنه في حال كان الأمر بالفعل تفشياً لمرض معدٍ، لكان العامل المعدي قد قُتل أساساً نتيجة لعملية التسميد. وخلال هذا الإجراء، وأثناء قيامنا بإزالة المواد، نقوم أيضاً باستعادة أجهزة الإرسال، وهي أجهزة إرسال درجة الحرارة التي ظلت في الكومة طوال الوقت، وسنخرجها ونقوم بتحميل بياناتها على جهاز كمبيوتر لقياس درجة الحرارة التي كانت سائدة طوال عملية التسميد عند موقع الحيوان أيضاً.

لقد وجدنا أن هناك بعض الأدلة على بقاء بعض العظام والأنسجة، ولكن الحيوانات بالتأكيد لم تعد قابلة للتمييز. وبعد عملية التسميد، كانت أحجام الأنسجة صغيرة نسبيًا، وجميعها أقل بكثير من 1 kg أو 500 g. وبعد تفكيك هيكل التسميد، قمنا بتقليب المواد ووضعها في صفوف تهوية خارجية، وفي هذه المرحلة تتحلل أي أنسجة متبقية خلال عملية التسميد الثانوية.

العامل الحاسم هو أنه عند نقطة الفتح النهائية تلك، يكون العامل المعدي قد قُتل بالفعل نتيجة درجات الحرارة المرتفعة التي تم الوصول إليها خلال عملية التسميد المطولة، أما بالنسبة لأنسجة الدماغ، فقد تحلل حوالي 98% منها خلال الشهرين الأولين من عملية التسميد.