Los microorganismos del rumen y el calentamiento global

Entre los gases que más inciden en el efecto invernadero se encuentra el metano, el cual es 20 veces más peligroso que el dióxido de carbono (CO2), principalmente producido por la quema de combustibles fósiles.

Cultivo de bacterias (imagen tomada de www.foter.com)
Cultivo de bacterias (imagen tomada de www.foter.com)

Si bien el CO2 es el más difundido en la atmósfera, la emisión de una molécula de metano incrementa el calentamiento global como veinte de CO2.

Son los animales rumiantes (bovinos, ovinos, caprinos, camélidos y otros animales silvestres) los causantes de las mayores emisiones de metano. Estos animales generan gas metano y gas óxido nitroso que expulsan con sus flatulencias y eructos. Alguien calculó que en EE.UU., los animales rumiantes producen más gases de efecto invernadero por año que 22 millones de autos.

Los rumiantes poseen tres (camélidos ) o cuatro (bovinos, caprinos) estómagos o secciones dentro de un gran estómago. Uno de estos estómagos o secciones es el rumen.

Animales bovinos (imagen tomada de www.foter.com)
Animales bovinos (imagen tomada de www.foter.com)

Los animales rumiantes se alimentan de forrajes voluminosos como hierbas y otros vegetales que están conformados por celulosa, almidón, pectina y hemicelulosa. Estos animales no cuenta con las enzimas necesarias para digerir estos alimentos. Por lo que se produce una simbiosis entre los animales y los microorganismos presentes en el rumen (bacterias, protozoarios y hongos) que al fermentar el forraje lo dejan en condiciones de que el animal lo pueda asimilar.

En el rumen, las poblaciones de bacterias y de arqueas (otro tipo de organismo unicelular diferente a las bacterias) convierten estos materiales vegetales en ácidos grasos de bajo peso molecular o de cadenas cortas (AGCC) que nutren al animal. Elaboran AGCC, acetato, butirato y propionato, que se absorben a través del epitelio ruminal y son utilizados por el rumiante para su mantenimiento y crecimiento. También producen dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso y metano, que se eliminan como productos residuales.

Además se sabe que existe una relación entre la productividad del ganado rumiante y la microbiota del rumen, entre otros factores.

En consecuencia por todo lo anterior, se están realizando numerosas investigaciones en todo el mundo para comprender las funciones llevadas a cabo por la microbiota del rumen: para conocer como incide en la productividad del ganado, para reducir la producción de gases de efecto invernadero y para desarrollar biocombustibles a partir de lignocelulosa.

Uno de los proyectos más importantes que busca conocer la microbiota del rumen es el Hungate1000 que se inició en 2012, y que tiene como objetivo desentrañar el genoma de los microorganismos presentes en dicho estómago.

El Hungate1000 es un consorcio internacional conformado por más de sesenta científicos de diecinueve organismos de investigación de nueve países, que analizó y catalogó los genomas de 410 bacterias cultivadas y arqueas presentes en el rumen de varias especies animales, las cuales representan a todas las familias de estos organismos presentes en el rumen.

El Laboratorio de Microbiología del Rumen del Instituto de Patobiología del INTA de Argentina, es el único representante de Sudamérica en el grupo internacional, y ha generados la caracterización microbiana del rumen en camélidos sudamericanos.

Se lo denominó Hungate como homenaje a Bob Hungate, un científico estadounidense que entrenó a los primeros microbiólogos del rumen de Nueva Zelanda en los años sesenta y setenta.

El proyecto trabaja bajo la premisa que comprender las funciones del microbiota ruminal es crucial para el desarrollo de tecnologías y prácticas que respalden la producción eficiente de alimentos a nivel mundial de los rumiantes, al tiempo que se minimizan las emisiones de gases de efecto invernadero.

Los genomas relevados aportarán conocimiento para avanzar en la producción de biocombustibles, alimentos y aditivos para rumiantes, antibióticos y aceites esenciales. Al mismo tiempo que se puede llegar a producir vacunas contra arqueas generadoras de metano mediante la identificación de las proteínas objetivo de estas vacunas.

La información lograda es pública para que otros científicos la puedan utilizar gratuitamente y se puede consultar en The Hungate Collection: a Catalogue of Isolates and Genomes from the Rumen Microbiome.

Además, los detalles de lo hecho por el proyecto Hungate1000 a agosto/17 se puede leer en el artículo publicado en el Jounal Nature Biotechnology de marzo/18:

Cultivation and sequencing of rumen microbiome members from the Hungate1000 Collection