撰文 / 陳鴻飛（重慶大學）
說起牛，可能大家都很熟悉，它們的體型碩大，頭上都長著一對牛角，力氣很大，可抵得上好幾個壯勞力。近日，有新聞報道稱，進食大量草料的牛經常會出現脹氣，牛腹部會因為脹氣腫成球。經驗豐富的獸醫會使用泄氣針幫助牛排氣，排出的氣體主要為可燃的甲烷，點燃之後就會出現噴火的奇特現象，仿佛一個燃氣灶！那為什麼牛肚子會產生那麼多的氣體？這也許和牛的胃有關係！但你知道牛肚子裡有4個胃，並且每個胃都有相應的功能嗎？接下來就讓我們一起去牛肚子裡探尋牛胃的秘密。
只有一個是真的「胃」
牛肚雖然叫肚，但並非牛肚子上的表皮，而是牛肚子裡的消化器官——牛胃。
胃是消化道中最膨大的部分，具有暫時儲藏、消化、吸收食物和內分泌等功能。胃能將攝取的液體或者固體物質充分混合，使固體食物消化成小顆粒，形成食糜，並藉助胃的運動將食糜排入十二指腸。
瘤胃、網胃、瓣胃、皺胃（圖片來源/東京上野公園國立科學博物館）
大多數動物只有一個胃，稱為單胃動物，而像牛、羊、鹿等動物卻不只有一個胃，它們龐大的復胃由瘤胃、網胃、瓣胃和皺胃四個室構成。復胃與單胃消化的主要區別在前胃，即瘤胃、網胃和瓣胃這三個沒有胃腺的胃，前胃的主要作用是對食物進行發酵、過濾、磨碎以及營養成分的粗吸收；只有皺胃黏膜有腺體分布，能夠分泌胃液，並具有真正的消化作用。儘管牛有四個胃，但可以說，皺胃才是真正的「胃」，相當於單胃動物的胃，皺胃的功能也與單胃動物的胃基本相同。
反芻的秘密
以牛為代表的復胃動物之所以有龐雜的復胃，與其獨特的反芻過程密切相關。反芻是指反芻動物在休息時將沒有充分咀嚼而咽入胃內的食物返回口腔仔細咀嚼的特殊消化活動，反芻共分為逆嘔、再咀嚼、再混入唾液和再吞咽四個階段。
瘤胃內糖代謝過程示意圖
反芻動物在採食時一般比較匆忙，沒有經過充分咀嚼的食物會被暫時儲存在瘤胃中，瘤胃是四個胃中最大的一個。能夠占到胃總體容積的80%。瘤胃是一個密閉的「活體發酵罐」，「罐子」中生存著大量的厭氧微生物，主要包括細菌、厭氧的原蟲（包括纖毛蟲和鞭毛蟲）以及真菌等。一般來說1克瘤胃內容物中有100億~1000億個細菌、10萬~100萬個纖毛蟲和大量的真菌。食物在瘤胃內的這些微生物作用下，發生一系列複雜的消化和代謝過程，產生乙酸、丙酸、丁酸等揮發性脂肪酸，併合成微生物蛋白質、糖原和維生素等供機體利用。
在這一過程中，由於微生物強烈的發酵，還會產生大量氣體，牛瘤胃一晝夜產生的氣體量為600~1300升，主要是二氧化碳和甲烷，還有少量的氮氣和微量的氫氣、氧氣和硫化氫，氣體的產量和組成與食物種類和進食時間相關。瘤胃內的氣體大部分通過食管向外排出，約1/4通過瘤胃壁吸收入血後經肺排出，一部分為瘤胃微生物所利用，一部分會隨食物殘渣經腸胃道排出。
瘤胃內蛋白質代謝過程模式圖
四個胃室如何「打配合」
經瘤胃浸泡和軟化一段時間的食物，在牛休息的時候，就會被逆嘔到口腔，經口腔中頰齒的細細咀嚼後再次咽回瘤胃，這樣的反芻和咀嚼過程可以多次重複進行，直至徹底嚼碎後，食物再從瘤胃經網胃而入瓣胃。反芻除了能夠更好地消化食物和中和胃酸外，還可以排出瘤胃內微生物發酵和腐敗所產生的氣體以及促進食糜向後推進。
網胃除了能為反芻活動的啟動提供信號，同時還可以保存進食中誤食的異物，保護其他腸道表面免受傷害。
經過瘤胃和網胃處理的食物大部分呈現出流體的狀態，這些流體食糜經網胃進入瓣胃。瓣胃黏膜面向內凹陷形成許多大小不等的葉瓣，這樣的結構使瓣胃能夠像「濃縮機」一樣擠壓吸收掉流體食糜中的水分，也能夠進一步磨細食糜中的粗糙部分，同時將較稀的食糜推送入皺胃。
牛吃草消化過程示意圖
皺胃是唯一具有分泌功能的胃，具有真正意義上的消化功能，也因此被稱為真胃。皺胃分泌大量的胃液，來自瓣胃的食糜經胃液消化後，形成水狀的流質食糜，通過胃的運動緩慢排入十二指腸被進一步消化和吸收。
無論是單胃還是復胃結構，都是為了輔助生物個體更好地對食物進行消化和吸收，對復胃動物而言，四個胃室的明確分工和通力合作，保證了這一目標的高效順利實現。