Le mucche producono quantità significative di metano, un potente gas serra, attraverso il loro processo digestivo. Ogni animale emette circa 200 libbre all’anno, rendendo il bestiame un notevole contributo al riscaldamento globale. Per decenni, la riduzione delle emissioni di metano dei bovini senza compromettere la produttività è stata una sfida importante per scienziati e agricoltori. Una recente ricerca offre una svolta: il mangime a base di alghe rosse riduce drasticamente la produzione di metano. Tuttavia, i meccanismi microbici sottostanti non sono stati completamente compresi.
Uno studio collaborativo condotto dall’UC Davis, dall’UC Berkeley e dall’Innovative Genomics Institute (IGI) ora fa luce su come le alghe rosse alterano il microbioma intestinale, identificando i microbi chiave che contribuiscono alla riduzione del metano. Questa conoscenza avvicina i ricercatori alla progettazione dei microbi intestinali per soluzioni sostenibili a lungo termine, andando oltre la dipendenza dagli additivi delle alghe.
Le alghe trasformano l’intestino della mucca
Precedenti studi hanno dimostrato che le alghe rosse (genere Asparagopsis ) bloccano un enzima cruciale nei microbi produttori di metano. La nuova ricerca rivela che le alghe innescano attivazioni e disattivazioni di geni specifici in questi microbi, indicando il loro ruolo fondamentale nella riduzione del metano. Quando questi geni si accendono e si spengono, i livelli di idrogeno aumentano brevemente nell’intestino della mucca.
Fondamentalmente, il team ha identificato un batterio del rumine, Duodenibacillus, in grado di consumare questo idrogeno in eccesso. Ciò è significativo perché livelli elevati di idrogeno possono causare acidosi nel rumine, danneggiando l’animale. Duodenibacillus converte l’idrogeno in succinato, un composto che la mucca può utilizzare per produrre proteine.
“Questo è importante perché troppo idrogeno può portare all’acidosi nel rumine, che può danneggiare l’animale”, ha affermato Matthias Hess, leader del progetto e microbiologo della UC Davis. “Invece, questo organismo utilizza l’idrogeno e lo converte in succinato, un composto che l’animale può eventualmente utilizzare per produrre proteine”.
Progettare microbi che riducono il metano
I risultati aprono la porta alla progettazione di comunità microbiche che superano i produttori di metano. Comprendendo come funziona il Duodenibacillus, gli scienziati possono potenzialmente manipolare il microbioma ruminale per una maggiore efficienza.
“L’idrogeno è una fonte di energia chiave nel rumine, in particolare per i microbi che producono metano”, ha affermato Spencer Diamond, ricercatore principale dell’IGI. “Questo studio ci aiuta a comprendere meglio come altri microbi presenti naturalmente nel rumine possano deviare questo idrogeno dai metanogeni e verso i batteri che potrebbero rendere gli animali più efficienti”.
Risultati sperimentali
I ricercatori hanno analizzato il fluido ruminale di otto mucche: quattro con una dieta regolare e quattro con integrazione con alghe per 14 giorni. Le mucche nutrite con alghe hanno ridotto le emissioni di metano del 60%, aumentato la produzione di idrogeno del 367% e migliorato l’efficienza dell’alimentazione fino al 74%.
Il team ha inoltre ricostruito il genoma del Duodenibacillus, un batterio precedentemente non isolato in laboratorio. Questo codice genetico completo fornisce informazioni sul suo ruolo nel consumo di idrogeno, sulle dinamiche competitive con altri microbi e sulla funzione più ampia nel rumine. Sono in corso sforzi per isolare il Duodenibacillus per ulteriori studi.
Questa ricerca dimostra che la manipolazione del microbioma intestinale è un percorso praticabile per ridurre le emissioni di metano dei bovini. Progettando comunità microbiche che consumano in modo efficiente l’idrogeno, gli scienziati possono creare sistemi di allevamento più sostenibili e rispettosi del clima
