Uno de los primeros estudios que examina cómo se forma el metano en el rumen
El metano es el segundo mayor contribuyente al calentamiento climático después del dióxido de carbono, por lo que los científicos han puesto mucha atención en abordar una de las principales fuentes: las emisiones de metano del ganado. En otras palabras, los eructos de las vacas son malos para el planeta.
Los agricultores añaden diversas algas a la dieta de las vacas como fuente de proteínas, grasas insaturadas y otros ingredientes que promueven la salud y proporcionan energía inmediata, dice Dipti Pitta de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pensilvania, y un estudio de 2016 en Australia encontró que alimentar a las ovejas con una especie de alga roja llamada Asparagopsis taxiformis (AT) eliminaba las emisiones de metano en un 80%.
Pero los efectos de esta alga varían ampliamente, por lo que investigadores del Laboratorio de Genómica Microbiana y Sistemas Agrícolas de Pitta (laboratorio ASMG) y la Universidad Estatal de Pensilvania emprendieron una evaluación de cómo altera el microbioma en el rumen, un compartimento del estómago de una vaca.
Los investigadores dividieron aleatoriamente 20 vacas entre cuatro tratamientos: una dosis alta de AT; una dosis baja de esta alga roja; orégano, que también inhibe la formación de metano; y el grupo de control. Rotaron a los animales entre los tratamientos en cuatro períodos de 28 días.
Imagen: Bonnie Vecchiarelli, segunda desde la izquierda; Dipti Pitta, en el medio; y Nagaraju Indugu, a la derecha, se encuentran entre los autores de un nuevo artículo que examina los mecanismos mediante los cuales un tipo de alga roja inhibe las emisiones de metano de las vacas lecheras, con John Toth y Rachel Duffey, también de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pensilvania. Crédito: Dipti Pitta
El equipo descubrió que la alta dosis de algas inhibió las emisiones de metano en un 55% en los dos primeros períodos, pero el efecto parece de corta duración. Disminuyó gradualmente en el tercer y cuarto período.
Pitta dice que este es uno de los primeros estudios que examina cómo se forma el metano en el rumen y cómo se alteran las vías del metano bajo diversas estrategias de mitigación, y señala la importancia de preservar la salud del microbioma y la productividad animal al abordar la reducción de metano. Investigaciones anteriores no han analizado los efectos de la AT en las poblaciones microbianas y sus vías funcionales con este nivel de detalle.
Los investigadores encontraron que en los dos primeros períodos de 28 días, la alta dosis de algas condujo a una eliminación casi total de Methanosphaera, un microbio que utiliza hidrógeno para reducir el metanol a metano en el rumen. Pitta dice que esto es importante porque el tratamiento con algas no tuvo el mismo efecto en otros microbios que producen metano, lo que lleva a los investigadores a creer que Methanosphaera desempeña un papel más importante en la formación de metano de lo que se pensaba anteriormente.
Sin embargo, el estudio explica que las poblaciones de Methanosphaera aumentaron en períodos posteriores porque no pudieron inactivar el bromoformo, una sustancia de las algas que suprime la formación de metano en el rumen.
El estudio también exploró la actividad de las enzimas implicadas en la metanogénesis, el proceso de producción de metano como subproducto del metabolismo energético. El primer autor, Nagaraju Indugu, investigador principal en el laboratorio ASMG, dice que las enzimas involucradas en esta vía se redujeron, en comparación con el grupo de control, cuando las vacas recibieron AT.
Los autores también señalan que, si bien esperaban efectos indirectos de la AT sobre las bacterias de la microbiota, también encontraron efectos directos que eran menos esperados. Específicamente, los tipos de bacterias que producen butirato, un ácido graso de cadena corta que sirve como fuente de energía para las vacas, aumentaron significativamente en los animales tratados con algas en comparación con el grupo de control.
"Es muy importante comprender cuál es el contenido de nutrientes de las algas y cuáles son sus efectos antimicrobianos para que podamos comprender mejor el impacto de la inclusión general de diferentes concentraciones de algas en la dieta animal", dice Pitta.
Indugu dice que el trabajo anterior del laboratorio ASMG condujo al estudio actual. Los investigadores informaron anteriormente que el compuesto orgánico 3-nitrooxipropanol redujo las emisiones de metano en un 26%, y un estudio posterior determinó las características microbianas de las vacas con bajas emisiones de metano.
De cara al futuro, Pitta dice que el laboratorio está trabajando para combinar diferentes estrategias, como probar algas en las dietas de vacas que han sido identificadas como de altas o bajas emisoras de metano. "Combinarlos con las algas marinas podría brindarnos la oportunidad de reducir efectivamente el metano en una magnitud mucho mayor que cuando se aplica una sola estrategia", dice.
Pitta añade que también están investigando diferentes dosis de variedades de algas en cultivos metanogénicos, lo que proporcionará más especificidad sobre las concentraciones necesarias para inhibir la metanogénesis.
Los resultados se publican en la revista mBio: Microbiome-informed study of the mechanistic basis of methane inhibition by Asparagopsis taxiformis in dairy cattle
