Se analizó el conjunto de microorganismos presentes en los excrementos de toros de la raza nelore y se identificaron biomarcadores capaces de señalar el fenotipo menos emisor y más eficiente desde el punto de vista de la conversión de nutrientes
Al analizar el conjunto de microorganismos presentes en muestras de excrementos bovinos, científicos identificaron marcadores que pueden ayudar a detectar el fenotipo de animales que emiten menos metano y que cuentan con una mayor facilidad para aprovechar los nutrientes de los alimentos y ganar peso. El referido grupo de investigadores congrega a veterinarios, biólogos, bioinformáticos, epidemiólogos y especialistas en ciencias de la computación. El experimento se concretó con el objetivo de seleccionar animales menos emisores y más eficientes desde el punto de vista de la conversión de nutrientes en masa corporal.
De acuerdo con el Observatorio del Clima, una red brasileña de organizaciones de la sociedad civil, la producción agropecuaria ocupa el segundo lugar en emisiones de gases de efecto invernadero en Brasil: responde por el 28 % del total. Esto está fuertemente ligado a la hacienda bovina, que no deja de expandirse. Según el Instituto Brasileño de Geografía y Estatística (IBGE), en 2020 el hato bovino sumaba 281,2 millones de cabezas, la mayor cantidad desde 2016.
“Lo que estamos intentando saber es si mediante el empleo de la información sobre el tipo de microorganismos que los animales portan logramos mejorar su perfil de emisión. Para ello intentamos identificar asociaciones entre componentes del microbioma de los animales bovinos y la emisión residual de metano. Pero el gran objetivo de este proyecto consistía en comprobar si al utilizar muestras de excrementos bovinos lograríamos hallar marcadores [del perfil de emisión] en el microbioma. Y lo logramos”, resume Luciana Correia de Almeida Regitano, experta en genética animal y coautora de un artículo sobre el tema publicado en la revista Frontiers in Genetics.
Según Correia de Almeida Regitano, quien es investigadora en Embrapa Ganadería Sudeste –una de las unidades descentralizadas de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa)–, el proceso digestivo es la mayor fuente de emisiones de metano entre los animales bovinos, al responder por más del 90 % del total. La mayor parte transcurre a través de la eructación. La científica explica que existen trabajos que relacionan a ciertas bacterias con las emisiones de metano, pero generalmente se valen de muestras del rumen o panza del animal, que son muy difíciles de obtener, incluso con fines de investigación.
“Para el mejoramiento genético sería inviable, pues la recolección de la muestra comprende prácticas invasivas. Nos sorprendieron los resultados de este trabajo, pues estábamos planteándonos analizar el contenido fecal para relacionarlo con las emisiones de metano vía eructación. No sabíamos si saldría bien”, comenta.
El experimento
Se emplearon muestras de 52 toros de la raza nelore, divididos en dos grupos de 26 ejemplares. Una parte recibió la alimentación convencional, a base de maíz ensilado, maíz, salvado de soja, grasa protegida ruminal y concentrado de urea. Los otros se alimentaron con subproductos industriales: pulpa cítrica, germen de maíz, harina de aceite de germen de maíz y harina de cáscara de maní. En ambos grupos de tratamiento, los animales recibieron suplementos minerales. El experimento duró 105 días y los toros permanecieron en confinamiento.
Los científicos les extrajeron muestras de sangre para obtener el ADN de los animales. Además, midieron las emisiones de metano al final del confinamiento empleando una especie de comedero automatizado. “El animal pone la cabeza dentro para alimentarse y el aparato aspira y cuantifica los gases. Los resultados se envían a una central de almacenamiento de datos. Son aparatos caros, pero esa inversión se concretó acá en la unidad porque existen varios grupos trabajando con los impactos de la ganadería sobre el cambio climático”, dice Correia de Almeida Regitano.
En la fase final del experimento, dos semanas antes de la faena, se obtuvieron aproximadamente 10 gramos (g) de excrementos de cada animal y se recolectaron 50 mililitros (ml) de contenido ruminal inmediatamente después de la faena. Los científicos extrajeron el ADN del microbioma fecal e identificaron un total de 5.693 variantes de secuencias de amplicón (ASV, o secuencias de ADN individuales).
“Tuvimos acceso a la información del microbioma bovino mediante el empleo de una técnica que permite efectuar muchas copias de una región específica del ADN de los genomas de las bacterias y arqueas y secuenciarlas. Estos pequeños fragmentos amplificados y secuenciados, a los que denominamos ASV, son nuestras unidades de análisis.”
Los investigadores identificaron 30 ASV de bacterias y 15 de arqueas como diferenciadamente abundantes entre ambos grupos de bovinos, mediante un análisis de la composición de microbiomas (Ancom). Se trata de una técnica que compara las composiciones de dos grupos e identifica componentes (ASV) que son significantemente y diferenciadamente abundantes en cada grupo. Posteriormente, un análisis de asociación indicó que la variación del fenotipo del bovino, en lo concerniente a su emisión residual de metano y a su consumo alimentario residual, podía correlacionarse con las ASV bacterianas, lo que sugería su potencial como biomarcadores o para la concreción de intervenciones.
“Uno de los grandes retos del trabajo reside en las metodologías tendientes a hallar asociaciones, pues son miles de ASV y de metabolitos. El desafío es el siguiente: ¿qué método se emplea para asociar esa cantidad de información con el fenotipo medido en tan solo 52 animales?”, comenta.
Las emisiones residuales de metano contemplan ciertas variables, como el consumo de materia seca del animal. El empleo del valor de las emisiones residuales en lugar de la medición bruta en cada animal ayuda a estandarizar las mediciones y a comparar animales muy distintos en consumo de alimento, por ejemplo. En tanto, el concepto de consumo alimentario residual hace alusión a cuánto necesita consumir de alimento el animal para aumentar de peso más allá de lo que debería ingerir para mantener su metabolismo de base. “Es una medida de la eficiencia alimentaria. Algunos animales deben consumir mucho más alimento que lo que previmos vía metabolismo basal para aumentar un poco de peso. Otros menos.”
El equipo descubrió que el grupo de animales que recibió una alimentación convencional albergaba una mayor diversidad de microorganismos. “Sabemos que existen estudios que sostienen que animales más eficientes poseen una menor diversidad de microorganismos. Pero en este artículo no registramos una diferencia estadística para la eficiencia alimentaria entre los dos grupos, pues eran pequeños”, comenta la investigadora.
Correia de Almeida Regitano subraya a su vez que existe una descripción de la asociación de géneros de bacterias con emisiones de metano, es decir, que ya han sido identificadas en otros trabajos bacterias más presentes en animales que emiten más o menos metano. “Pero la gran mayoría de los estudios referentes a estas asociaciones trabajan con animales en situaciones extremas: se compara a un grupo que emite más metano con uno que emite menos y se dice cuál bacteria está presente en el que emite menos, por ejemplo. Se encuentra la asociación, pero no se logra cuantificar el aporte de la bacteria a la cantidad de metano emitida. Y nosotros lo logramos, aunque sea con una muestra reducida, de solo 52 animales.”
El trabajo contó con el apoyo de la FAPESP en el marco del Proyecto Temático intitulado “El hologenoma de nelore: implicaciones en la calidad de la carne y en la eficiencia alimentaria”, coordinado por Correia de Almeida Regitano. Eso aparte de las becas en Brasil y en el exterior otorgadas a Bruno Gabriel Nascimento Andrade, el autor principal del artículo.
Las emisiones y la eficiencia alimentaria
Se identificaron dos ASV bacterianas –una en el microbioma del rumen y otra en el fecal– asociadas al fenotipo de emisiones residuales de metano. En el microbioma ruminal, una ASV clasificada como perteneciente al género Solobacterium quedó identificada como más abundante en animales con alto perfil de emisiones residuales. En el microbioma fecal, la ASV perteneciente al género Alistipes quedó asociada a la disminución de emisiones residuales. Este género abarca a bacterias comúnmente identificadas en el microbioma bovino.
El equipo también identificó cuatro ASV bacterianas asociadas al consumo alimentario residual en el ambiente ruminal, tres de estas asociadas a la ineficiencia alimentaria y una a animales con mayor eficiencia alimentaria. Y también una ASV asociada a la eficiencia y otra a la ineficiencia alimentaria en el ambiente fecal de los bovinos.
“En este caso, se trata de un intento de seleccionar a los animales más eficientes en el uso de los nutrientes de la dieta, en la conversión de esos nutrientes en músculos. De este modo, al tiempo que obtuvimos marcadores de la emisión de metano, también obtuvimos marcadores de eficiencia alimentaria. Podemos combinar la información de ambas características y obtener un animal que emite menos metano consumiendo menos alimento y con mayor aumento de peso”, afirma Correia de Almeida Regitano.
La investigadora reitera que el trabajo de mejoramiento genético requiere de muestras grandes, que representen grandes regiones geográficas y diversas situaciones. “Por eso estamos ampliando ese muestreo. En este momento, estamos recolectando muestras de materia fecal de una gran cantidad de toros jóvenes que se convertirán en reproductores. Ahora que hemos detectado que existen indicadores de emisión y de eficiencia alimentaria en los excrementos, ampliaremos la recolección de muestras. En julio recolectamos de más 120 animales y compondremos un muestreo de más de 500 animales de la Asociación Brasileña de Criadores de Cebú.
Concretamos una colaboración con esa asociación y todos los años desde 2019 hemos recolectado excrementos de los animales para obtener un muestreo más representativo de la población de bovinos nelore.”
Correia de Almeida Regitano afirma que, en un primer momento, se analizarán las muestras de Embrapa y de otros orígenes individualmente. “Pero cuando contemos con un volumen razonable, analizaremos las muestras en su conjunto y así lograremos saber si un marcador sirve para varias situaciones distintas, por ejemplo.” https://www.agromeat.com/345336/un-estudio-puede-ayudar-a-seleccionar-animales-bovinos-que-engordan-mas-facilmente-y-emiten-menos-metano
