La reducción de las emisiones de metano del ganado beneficiaría a los agricultores y al medio ambiente.
por Liana F. Wait, Universidad de Pensilvania
En un primer paso hacia la cría de vacas con bajas emisiones de metano, investigadores de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pensilvania y la Universidad Estatal de Pensilvania han identificado diferencias clave entre las vacas que naturalmente emiten menos metano que el promedio.
El estudio, publicado en Journal of Dairy Science , muestra que las vacas con bajas emisiones tienden a ser más pequeñas y albergan diferentes comunidades microbianas, y estas diferencias no se asociaron con una producción de leche reducida o una composición alterada de la leche.
«Descubrimos que las diferencias en las emisiones de metano iban acompañadas de diferencias en las poblaciones microbianas, así como en sus vías de fermentación», dice la autora principal Dipti Pitta, profesora asociada Mark Whittier y Lila Griswold Allam en la Facultad de Medicina Veterinaria. «Aunque nos centramos en las vacas lecheras, los resultados de este proyecto se pueden aplicar fácilmente a cualquier otro ganado rumiante, como el ganado vacuno y ovino».
El ganado, especialmente el ganado, produce el 25% del metano de los Estados Unidos, un gas de efecto invernadero 28 veces más potente que el CO 2 . Reducir estas emisiones es una prioridad para los ganaderos porque, además del beneficio ambiental, la reducción de las emisiones de metano podría aumentar la producción de leche y el crecimiento animal.
«Las vacas que emiten menos metano son más eficientes», dice Pitta, que trabaja en el Centro para la Administración de la Agricultura y la Seguridad Alimentaria. «La formación de metano es un proceso energéticamente ineficiente, por lo que la reducción de la producción de metano le devuelve esa energía a la vaca para que la use en actividades metabólicas, incluida una mejor tasa de crecimiento y producción de leche».
En las vacas y otros rumiantes, el metano se produce en el rumen, o primer estómago, que es esencialmente un respiradero de fermentación microbiana que alberga millones de microbios que ayudan a las vacas a descomponer su alimento. Durante este proceso de digestión, los microbios convierten la fibra en varios químicos, incluido el metano, que las vacas liberan a través de los eructos.
Actualmente, el método más utilizado para limitar las emisiones de metano es alimentar al ganado con inhibidores de metano que evitan que los microbios del rumen produzcan metano, pero se sabe poco acerca de cómo estos inhibidores afectan a los microbios. Estudios anteriores han demostrado que los inhibidores de metano sintéticos pueden reducir las emisiones de metano en un 30 % y los inhibidores de metano derivados de algas marinas pueden reducir las emisiones en un 60 %, pero pueden interferir con la digestión de los animales.
Un enfoque alternativo sería criar animales que naturalmente emitan menos metano. Las vacas varían naturalmente en cuanto a la cantidad de metano que emiten, y estudios previos han sugerido que esta variación es parcialmente hereditaria.
«Queríamos investigar si algún componente genético del huésped u otros parámetros del huésped, como el microbioma, están asociados con vacas que producen menos metano», dice Pitta. «Conocer estas características podría permitirnos criar selectivamente ganado con bajas emisiones de metano».
Para hacer esto, el equipo de Pitta primero identificó cinco vacas con bajas emisiones de metano y cinco vacas con altas emisiones de metano de un rebaño de 130 vacas Holstein lactantes alojadas en Penn State. Luego, los investigadores se propusieron caracterizar las diferencias entre estos emisores bajos y altos en términos de su genética, producción de leche, fermentación ruminal y microbiomas ruminales.
En promedio, los emisores bajos produjeron aproximadamente un 22 % menos de metano que los emisores altos, lo que corresponde a 278 libras de metano por año por vaca en lugar de 354 libras por año. En general, no hubo diferencia entre los emisores de metano bajos y altos en términos de ingesta de alimentos, cantidad de leche producida o composición de la leche, aunque los emisores de metano bajos digirieron menos de los alimentos que consumieron.
Sin embargo, hubo grandes diferencias en los microbios del rumen y los patrones de fermentación de las vacas con baja y alta emisión de metano porque el metano se produce a través de la fermentación microbiana. Las vacas con bajas emisiones de metano albergaban menos tipos de microbios en el rumen, y era menos probable que sus microbios fueran productores de metano o «metanógenos».
«Las diferencias en las emisiones de metano estuvieron acompañadas de diferencias en las poblaciones microbianas, así como en sus vías de fermentación», dice Pitta. «La fermentación utilizada en los emisores con alto contenido de metano conduce a una mayor producción de hidrógeno, por lo que hay más acetato que favorece la formación elevada de metano».
Cuando los investigadores compararon la expresión génica de los microbios ruminales en emisores bajos y altos (básicamente una medida de la frecuencia con la que los microbios usan estos genes), encontraron que los emisores bajos tenían niveles más bajos de metil-CoM reductasa, una enzima que está involucrada en formación de metano.
Las vacas con bajas emisiones de metano también tendían a tener estaturas más pequeñas que las vacas con altas emisiones. Aunque la conexión entre el tamaño corporal y las emisiones de metano puede no ser obvia de inmediato, Pitta dice que básicamente se reduce al tamaño del estómago y la rotación de alimentos dentro del rumen.
«Hay un poco de interferencia entre el anfitrión y el microbioma en términos de si el anfitrión está impulsando el microbioma, o si el microbioma está impulsando al anfitrión», dice Pitta. Las vacas más pequeñas tienen rumen más pequeño, lo que significa que pueden comer menos comida en un momento dado. Esto significa que hay una tasa de paso más rápida de alimentos a través del intestino, y este ritmo más rápido es menos hospitalario para los tipos de microbios que producen metano.
Ahora, Pitta está investigando si es posible criar vacas lecheras de forma selectiva para tener microbiomas eficientes. Para reducir aún más las emisiones de metano, estos resultados podrían combinarse con otras estrategias de gestión, por ejemplo, mediante la alimentación de vacas con bajas emisiones de metano con inhibidores de metano sintéticos o de algas, dice Pitta.
Más información: N. Stepanchenko et al, Composición microbiana, parámetros de fermentación del rumen, emisiones de metano entérico y rendimiento de la lactancia de vacas lecheras fenotípicamente con altas y bajas emisiones de metano, Journal of Dairy Science (2023). DOI: 10.3168/jds.2022-23190
