As vacas produzem quantidades significativas de metano, um potente gás de efeito estufa, através do seu processo digestivo. Cada animal emite cerca de 90 quilos anualmente, tornando o gado um contribuinte notável para o aquecimento global. Durante décadas, reduzir as emissões de metano do gado sem comprometer a produtividade tem sido um grande desafio para cientistas e agricultores. Pesquisas recentes oferecem um avanço: a alimentação com algas vermelhas reduz drasticamente a produção de metano. No entanto, os mecanismos microbianos subjacentes não foram totalmente compreendidos.
Um estudo colaborativo da UC Davis, da UC Berkeley e do Innovative Genomics Institute (IGI) lança agora luz sobre como as algas vermelhas alteram o microbioma intestinal, identificando micróbios-chave que contribuem para a redução do metano. Este conhecimento aproxima os investigadores da engenharia de micróbios intestinais para soluções sustentáveis a longo prazo – indo além da dependência de aditivos de algas marinhas.
Algas marinhas transformam o intestino da vaca
Estudos anteriores demonstraram que as algas vermelhas (género Asparagopsis ) bloqueiam uma enzima crucial nos micróbios produtores de metano. A nova investigação revela que as algas marinhas desencadeiam activações e desactivações genéticas específicas nestes micróbios, indicando o seu papel crítico na redução do metano. À medida que esses genes são ativados e desativados, os níveis de hidrogênio aumentam brevemente no intestino da vaca.
Crucialmente, a equipe identificou uma bactéria ruminal, Duodenibacillus, capaz de consumir esse excesso de hidrogênio. Isto é significativo porque níveis elevados de hidrogênio podem causar acidose no rúmen, prejudicando o animal. Duodenibacillus converte hidrogênio em succinato, um composto que a vaca pode usar para produzir proteína.
“Isso é importante porque muito hidrogênio pode levar à acidose no rúmen, o que pode prejudicar o animal”, disse Matthias Hess, líder do projeto e microbiologista da UC Davis. “Em vez disso, este organismo utiliza o hidrogénio e converte-o em succinato, um composto que o animal pode eventualmente utilizar para produzir proteínas.”
Engenharia de micróbios redutores de metano
As descobertas abrem a porta para a engenharia de comunidades microbianas que superam os produtores de metano. Ao compreender como funciona o Duodenibacillus, os cientistas podem potencialmente manipular o microbioma ruminal para obter maior eficiência.
“O hidrogénio é uma fonte de energia chave no rúmen, especificamente para micróbios produtores de metano”, disse Spencer Diamond, investigador principal do IGI. “Este estudo nos ajuda a entender melhor como outros micróbios que ocorrem naturalmente no rúmen podem desviar esse hidrogênio dos metanogênicos e direcioná-lo para bactérias que podem tornar os animais mais eficientes”.
Resultados Experimentais
Os pesquisadores analisaram o fluido ruminal de oito vacas: quatro com dieta regular e quatro suplementadas com algas marinhas por 14 dias. Vacas alimentadas com algas marinhas reduziram as emissões de metano em 60%, aumentaram a produção de hidrogênio em 367% e melhoraram a eficiência alimentar em até 74%.
A equipe também reconstruiu o genoma do Duodenibacillus, uma bactéria anteriormente não isolada em laboratório. Este código genético completo fornece informações sobre seu papel no consumo de hidrogênio, dinâmica competitiva com outros micróbios e função mais ampla no rúmen. Esforços estão em andamento para isolar Duodenibacillus para estudos mais aprofundados.
Esta pesquisa demonstra que a manipulação do microbioma intestinal é um caminho viável para reduzir as emissões de metano do gado. Ao projetar comunidades microbianas que consomem hidrogénio de forma eficiente, os cientistas podem criar sistemas pecuários mais sustentáveis e ecológicos
