Fermentación entérica

La fermentación entérica es un proceso digestivo mediante el cual los microorganismos descomponen los carbohidratos en moléculas simples para su absorción en el torrente sanguíneo del animal. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estimó que el ganado rumiante contribuye a alrededor del 34,5 por ciento de las emisiones antropogénicas totales de metano . ^{[ 1 ]}

Los rumiantes son animales que poseen rumen . El rumen es un estómago con múltiples cámaras que se encuentra casi exclusivamente en algunos mamíferos artiodáctilos , como el ganado vacuno , las ovejas y los ciervos , lo que les permite ingerir plantas y granos fibrosos ricos en celulosa que los animales monogástricos (es decir, con un solo estómago), como los humanos , los perros y los gatos , no pueden digerir. Aunque se cree que los camellos son rumiantes, no lo son en realidad. ^{[ 2 ]}

La fermentación entérica se produce cuando el metano (CH₄ ₎ se genera en el rumen mediante fermentación microbiana. En el rumen habitan más de 200 especies de microorganismos, aunque solo alrededor del 10 % de ellas desempeña un papel importante en la digestión. La mayor parte del CH₄ _se expulsa mediante eructos. Sin embargo, un pequeño porcentaje también se produce en el intestino grueso y se elimina en forma _de flatulencia .

Las emisiones de metano son una contribución importante a las emisiones globales de gases de efecto invernadero . El IPCC informa que el metano es más de veinte veces más eficaz que el CO₂ _para atrapar el calor en la atmósfera, aunque cabe señalar que se produce en cantidades sustancialmente menores. El metano también representa una pérdida de energía significativa para el animal, que oscila entre el 2 y el 12 % de la ingesta de energía bruta. ^{[ 3 ]} Por lo tanto, disminuir la producción de CH₄ entérico _de los rumiantes sin alterar la producción animal es deseable tanto como estrategia para reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero como medio para mejorar la eficiencia de la conversión alimenticia. ^{[ 4 ]} En Australia, los rumiantes representan más de la mitad de su contribución a los gases de efecto invernadero proveniente del metano. ^{[ 5 ]}

Sin embargo, en Australia existen especies de rumiantes, como los canguros , que producen un 80 % menos de metano que las vacas. Esto se debe a que la microbiota intestinal de los macropódidos, el rumen y otras partes de su sistema digestivo, está dominada por bacterias de la familia Succinivibrionaceae . Estas bacterias producen succinato como producto final de la degradación de la lignocelulosa , generando pequeñas cantidades de metano. Su ruta metabólica especial les permite utilizar otros aceptores de protones, evitando así la formación de metano. ^{[ 6 ]}

La fermentación entérica fue la segunda fuente antropogénica más grande de emisiones de metano en los Estados Unidos desde 2000 hasta 2009. ^{[ 7 ]} En 2007, las emisiones de metano de la fermentación entérica fueron el 2,3 % de los gases de efecto invernadero netos producidos en los Estados Unidos a 139 teragramos de dióxido de carbono equivalente (Tg CO ₂ ) de una emisión neta total de 6087,5 Tg CO ₂ . ^{[ 8 ]} Por esta razón, los científicos creen que, con la ayuda de la ingeniería microbiana , el uso del microbioma para modificar procesos naturales o antropogénicos, podríamos cambiar la composición de la microbiota del rumen de los productores fuertes de metano, emulando la microbiota de los Macropodidae.

Estudios recientes afirman que esta técnica es factible. En uno de estos estudios, los científicos analizan los cambios en la microbiota humana provocados por diferentes cambios en la alimentación. ^{[ 9 ]} En otro estudio, los investigadores introducen microbiota humana en ratones gnotobióticos para comparar los diferentes cambios y desarrollar nuevas formas de manipular las propiedades de la microbiota con el fin de prevenir o tratar diversas enfermedades. ^{[ 10 ]}

Otro enfoque para controlar las emisiones de metano de la fermentación entérica implica el uso de aditivos y suplementos en la alimentación del ganado. ^{[ 11 ]} Por ejemplo, Asparagopsis taxiformis (también conocida como alga roja) es una especie de alga que, al ser administrada al ganado, ha demostrado reducir sustancialmente sus emisiones de metano en los corrales de engorde . ^{[ 12 ] [ 13 ]} Un segundo ejemplo que ha demostrado reducir significativamente las emisiones de metano del ganado en los corrales de engorde implica el uso del compuesto 3-nitroxipropanol (3-NOP), que inhibe el paso final de la síntesis de metano por los microorganismos en el rumen. ^{[ 14 ]} Algunos de estos métodos ya han sido aprobados para su uso por los agricultores, ^{[ 15 ]} mientras que otros continúan siendo evaluados en cuanto a seguridad, eficacia y otras preocupaciones. ^{[ 16 ]} Estos enfoques presentan limitaciones, ya que las emisiones de los corrales de engorde representan alrededor del 11 % de las emisiones totales del ganado. ^{[ 17 ]}

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