Un equipo internacional liderado por el IRTA ha identificado una firma microbiana en el rumen de las vacas asociada a una menor emisión de metano y a una mayor eficiencia alimentaria, un hallazgo que abre la puerta a incorporar marcadores microbianos a los programas de mejora genética del ganado vacuno.
La ganadería bovina es una de las principales fuentes de emisiones de metano, un gas de efecto invernadero con un poder de calentamiento superior al del dióxido de carbono. Buena parte de ese metano se origina en el rumen, el primer compartimento del complejo estómago de las vacas, que actúa como un gran fermentador natural: en su interior, miles de millones de microorganismos descomponen la hierba y el forraje que el animal ingiere, liberando en el proceso nutrientes y metabolitos esenciales, pero también metano.
Es posible seleccionar animales que emitan menos metano, aunque medir esa emisión de forma directa resulta caro y difícil de aplicar a escala en los miles de ejemplares que manejan los programas de mejora genética. Encontrar un indicador indirecto, fiable y más sencillo de obtener se ha convertido en uno de los grandes objetivos de la investigación en este campo.
Un mapa microbiano construido a partir de 2.500 vacas
Para dar con ese indicador, el equipo, con participación de instituciones de Israel, Irlanda, Canadá, Australia, Reino Unido, Francia, Italia y Finlandia, analizó muestras de rumen de 2.496 animales de las razas Holstein, Angus y Charolais, además de algunos cruces comerciales, procedentes de Reino Unido, Italia, Francia, Irlanda y Canadá. Mediante una técnica estadística llamada factorización de matrices no negativas, capaz de detectar patrones repetidos en grandes volúmenes de datos, los investigadores agruparon a los microorganismos que tienden a convivir en un mismo nicho ecológico del rumen. El resultado fueron 14 grupos bacterianos, denominados Ruminosignatures, que explican entre el 96% y el 99% de las diferencias en la composición microbiana observadas entre los animales.
De esos 14 grupos, dos aparecieron de forma sistemática en todas las razas, países y sistemas de producción analizados: uno dominado por el género Prevotella y otro por un género menos conocido, UBA2810, bautizado como RS_UBA2. Los animales con mayor presencia de RS_UBA2 en el rumen emitieron de forma consistente menos metano, una relación que se repitió en las cinco poblaciones estudiadas y que un metaanálisis conjunto confirmó como estadísticamente sólida. En varias poblaciones, además, una mayor abundancia de esta firma se asoció con una mejor eficiencia alimentaria, con animales que ganaban más peso o producían más leche por cada kilo de pienso consumido.
La genética también decide qué bacterias dominan el rumen
El equipo comprobó que la abundancia de las distintas Ruminosignatures depende en parte de la genética de cada animal: entre el 9% y el 58% de las diferencias entre ejemplares, según la población, tienen una base heredable. Es decir, no se trata solo de un efecto de la dieta o el manejo, sino de un rasgo que, al menos parcialmente, podría transmitirse de padres a hijos y seleccionarse como cualquier otro carácter productivo. El análisis del genoma de UBA2810 apunta además a una explicación biológica plausible de su efecto: este microorganismo competiría con las arqueas metanogénicas, responsables de producir el metano, por el hidrógeno disponible en el rumen, desviándolo hacia otros usos.
De la firma bacteriana a los programas de selección
Si una firma microbiana como RS_UBA2 es detectable en diferentes poblaciones de ganado, heredable y está asociada de forma consistente a una mayor eficiencia alimentaria y una menor emisión de metano entérico, podría integrarse como indicador indirecto en los programas de selección genética, complementando la información genómica del animal y reduciendo la necesidad de mediciones directas de metano, mucho más costosas. El estudio matiza, no obstante, que junto a estas dos firmas universales existen otras específicas de cada raza, dieta o sistema de producción, por lo que cualquier estrategia de modificación del microbioma deberá adaptarse al contexto de cada población en lugar de aplicarse de forma uniforme. El trabajo, publicado en The ISME Journal, se enmarca en HoloRuminant, un proyecto financiado por el programa Horizon 2020 de la Unión Europea que investiga cómo se conectan entre sí los microbiomas de las distintas partes del cuerpo de los rumiantes y cómo influyen en su salud, su eficiencia productiva y su huella ambiental.
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