Las vacas producen cantidades significativas de metano, un potente gas de efecto invernadero, a través de su proceso digestivo. Cada animal emite aproximadamente 200 libras al año, lo que convierte al ganado en un contribuyente notable al calentamiento global. Durante décadas, reducir las emisiones de metano del ganado sin comprometer la productividad ha sido un gran desafío para científicos y agricultores. Investigaciones recientes ofrecen un gran avance: la alimentación con algas rojas reduce drásticamente la producción de metano. Sin embargo, los mecanismos microbianos subyacentes no se entendían completamente.
Un estudio colaborativo de UC Davis, UC Berkeley y el Innovative Genomics Institute (IGI) ahora arroja luz sobre cómo las algas rojas alteran el microbioma intestinal, identificando microbios clave que contribuyen a la reducción de metano. Este conocimiento acerca a los investigadores a la ingeniería de microbios intestinales para obtener soluciones sostenibles a largo plazo, yendo más allá de la dependencia de los aditivos de algas marinas.
Las algas marinas transforman el intestino de la vaca
Estudios anteriores demostraron que las algas rojas (género Asparagopsis ) bloquean una enzima crucial en los microbios productores de metano. La nueva investigación revela que las algas desencadenan activaciones y desactivaciones de genes específicos en estos microbios, lo que indica su papel fundamental en la reducción de metano. A medida que estos genes se activan y desactivan, los niveles de hidrógeno aumentan brevemente en el intestino de la vaca.
Fundamentalmente, el equipo identificó una bacteria del rumen, Duodenibacillus, capaz de consumir este exceso de hidrógeno. Esto es importante porque los niveles altos de hidrógeno pueden causar acidosis en el rumen, dañando al animal. Duodenibacillus convierte el hidrógeno en succinato, un compuesto que la vaca puede utilizar para producir proteínas.
“Eso es importante porque demasiado hidrógeno puede provocar acidosis en el rumen, lo que puede dañar al animal”, dijo Matthias Hess, líder del proyecto y microbiólogo de UC Davis. “En cambio, este organismo utiliza el hidrógeno y lo convierte en succinato, un compuesto que el animal puede utilizar eventualmente para producir proteínas”.
Ingeniería de microbios reductores de metano
Los hallazgos abren la puerta a la ingeniería de comunidades microbianas que superen a los productores de metano. Al comprender cómo funciona Duodenibacillus, los científicos pueden potencialmente manipular el microbioma del rumen para lograr una mayor eficiencia.
“El hidrógeno es una fuente de energía clave en el rumen, específicamente para los microbios productores de metano”, dijo Spencer Diamond, investigador principal del IGI. “Este estudio nos ayuda a comprender mejor cómo otros microbios que se encuentran naturalmente en el rumen pueden desviar este hidrógeno de los metanógenos hacia bacterias que pueden hacer que los animales sean más eficientes”.
Resultados experimentales
Los investigadores analizaron el líquido ruminal de ocho vacas: cuatro con una dieta regular y cuatro suplementadas con algas durante 14 días. Las vacas alimentadas con algas redujeron las emisiones de metano en un 60%, aumentaron la producción de hidrógeno en un 367% y mejoraron la eficiencia alimentaria hasta en un 74%.
El equipo también reconstruyó el genoma de Duodenibacillus, una bacteria previamente no aislada en el laboratorio. Este código genético completo proporciona información sobre su papel en el consumo de hidrógeno, la dinámica competitiva con otros microbios y su función más amplia en el rumen. Se están realizando esfuerzos para aislar Duodenibacillus para realizar más estudios.
Esta investigación demuestra que la manipulación del microbioma intestinal es una vía viable para reducir las emisiones de metano del ganado. Al diseñar comunidades microbianas que consuman hidrógeno de manera eficiente, los científicos pueden crear sistemas ganaderos más sostenibles y respetuosos con el clima.
