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Las enzimas del rumen ayudan en la producción de biocombustibles

Nuevo estudio realizado en ganado vacuno


El sistema digestivo de la vaca le permite comer casi 70 kg de materia vegetal diarios. Nuevas investigaciones muestran que tienen en el rumen muchas enzimas microbianas desconocidas hasta ahora que contribuyen a romper ciertas plantas, como el pasto varilla (Panicum virgatum), una importante fuente de energía renovable.

El estudio, publicado en la revista Science, muestra la nueva visión de los investigadores, que más que centrarse en la fermentación de azúcares en cultivos como el maíz, la remolacha o la caña de azúcar (lo que es medioambientalmente costoso y amenaza al suministro de alimentos), buscan mejores maneras para convertir las hojas y tallos de las plantas leñosas y el pasto en combustible líquido. Estos biocombustibles de segunda generación absorberán tanto dióxido de carbono de la atmósfera como se emite en su procesado y uso.
“Pero la ruptura y liberación de energía en la pared celular de la planta no es una tarea fácil. El problema con los biocombustibles de segunda generación es la liberación de los azúcares fermentables solubles que están en la pared celular de las plantas”. Son palabras del Profesor Roderick Mackie, de la Universidad de Illinois, autor cuyas investigaciones sobre la vida microbiana del rumen bovino son el primer paso para estos nuevos avances. “La vaca ha estado haciendo esto durante millones de años. Queremos examinar los mecanismos que utiliza la vaca, para encontrar enzimas que puedan aplicarse en la industria de biocombustibles”.

En estudios previos que comenzaron en 2008, el Prof. Mackie y el Prof. Matthias Hess, de la Universidad de Washington, utilizaron una técnica antigua para estudiar la nutrición de los rumiantes. Colocaron bolsas pequeñas de redecilla que contenían alfalfa molida o pasto varilla a través de una cánula (permanente, instalada quirúrgicamente) en el rumen de la vaca y examinaron los microorganismos que se adherían a cada tipo de planta después de dos o tres días. Los análisis visuales y químicos mostraron que los microorganismos del rumen rompían de forma eficiente ambos tipos de materia vegetal. Este experimento y otros posteriores probaron que la técnica podría ayudar a los científicos a encontrar los microorganismos en el rumen de la vaca que eran más eficientes para degradar un determinado tipo de materia vegetal.

En el nuevo estudio, los investigadores se centraron en el pasto varilla, un cultivo muy prometedor para la producción de biocombustibles. Tras incubarlo en el rumen durante 72 horas, se realizó un análisis genómico de todos los microorganismos que se habían adherido al pasto. Se analizaron todos los genes en todos los microorganismos presentes en una muestra, lo que dio una imagen más precisa de los procesos que tienen lugar en el rumen para que la degradación de las plantas sea posible. Los investigadores secuenciaron y analizaron el ADN total en la muestra, identificando 27.755 genes potenciales “carbohidrato-activos”. Clonaron algunos de estos genes en bacterias y produjeron 90 proteínas de interés. Encontraron que el 57% de estas proteínas mostraban actividad enzimática frente a la materia vegetal.

Así mismo, reunieron los genomas de 15 microorganismos no cultivados previamente en laboratorio. Varias técnicas, incluidas la secuenciación de los genomas de las células individuales y la comparación de dichos genomas, validaron esta nueva visión.

Estos resultados sugieren que el rumen de las vacas es uno de los mejores hábitats para explorar fuentes de enzimas que degradan plantas, de gran utilidad para la producción de biocombustibles.

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