Embrapa investiga microbiota de gado Nelore para reduzir emissão de metano

Pesquisadores da Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) estão investigando a complexa interação entre os microrganismos do intestino, conhecida como microbiota, e a genética do gado Nelore, a raça de corte mais criada no Brasil. O principal objetivo é desenvolver estratégias inovadoras que visem reduzir a emissão de metano, um potente gás de efeito estufa, e, simultaneamente, melhorar a eficiência com que os animais aproveitam a ração.

Os resultados preliminares da pesquisa, que conta com o apoio da Fapesp, foram apresentados pela pesquisadora Luciana Regitano, da Embrapa Pecuária Sudeste, em São Carlos (SP). Em entrevista à Agência Fapesp, Regitano explicou que a equipe identificou pontos cruciais na regulação da digestão do gado e na produção de metano. "Nossos dados mostram como a variação na expressão dos genes microbianos se conecta diretamente a dois fatores de grande interesse econômico e ambiental: o volume de metano gerado e a eficiência no aproveitamento da ração", afirmou.

O impacto da pecuária no meio ambiente

A pecuária é reconhecida como uma das principais fontes de gases de efeito estufa. O metano, em particular, é um subproduto natural do processo digestivo dos bovinos, popularmente chamado de "arroto do boi". Esse gás é produzido no rúmen, a maior câmara do estômago do animal, onde microrganismos decompõem as fibras vegetais. Além do impacto climático, a produção de metano consome uma parcela significativa da energia que o boi obteria da ração, estimada entre 2% e 12%.

Para compreender e intervir nesse ambiente, a equipe da Embrapa utiliza técnicas avançadas de biologia molecular, analisando simultaneamente o DNA, RNA, proteínas e outras substâncias químicas. "Analisamos simultaneamente os tecidos do bovino e os componentes da microbiota do seu sistema digestivo", detalhou Regitano.

Novas soluções biotecnológicas e nutricionais

Ao mapear as moléculas de RNA produzidas no rúmen, os cientistas identificaram enzimas associadas a um melhor aproveitamento da ração e a uma menor emissão de metano. Essas descobertas representam alvos biotecnológicos promissores para o desenvolvimento de novos aditivos para o rebanho. "A identificação detalhada das enzimas e rotas metabólicas ruminais abre caminho para soluções biotecnológicas aplicáveis na pecuária de corte", destacou a pesquisadora.

Uma das frentes de pesquisa mais avançadas envolve a formulação de compostos que possam bloquear ou desacelerar as enzimas responsáveis pela formação do metano. Embora já existam aditivos comerciais que atuam no estágio final desse processo, os dados da Embrapa apontam para novos caminhos metabólicos, permitindo a criação de inibidores mais precisos e eficientes.

No entanto, a intervenção na digestão do gado requer cautela. A produção de metano utiliza o hidrogênio livre que sobra da fermentação dos alimentos. O bloqueio direto da formação do gás pode levar ao acúmulo de hidrogênio, acidificando o estômago e prejudicando a digestão. "Nossas estratégias buscam não só inibir a enzima que gera o metano, mas também redirecionar esse hidrogênio para rotas metabólicas benéficas, como a produção de propionato, um ácido graxo essencial que serve como importante fonte energética para o bovino", explicou Regitano.

Outra linha de pesquisa concentra-se no desenvolvimento de probióticos (microrganismos vivos benéficos) e prebióticos (ingredientes alimentares que nutrem bactérias desejáveis). Ao desvendar as exigências nutricionais das bactérias que produzem menos gás e convertem melhor a alimentação, é possível formular suplementos dietéticos que promovam a colonização dessas linhagens no rúmen.

O papel do gado no controle da microbiota

A equipe também investiga como o próprio boi regula os microrganismos em seu estômago. Para isso, os cientistas isolaram nanovesículas, pequenas bolsas de transporte produzidas pelo animal, que carregam microRNAs. Essas moléculas, resistentes e capazes de regular a atividade gênica, são essenciais para essa modulação.

"Descobrimos que certos microRNAs produzidos pelos bovinos apresentam forte ligação, em simulações de computador, com o funcionamento dos genes dos microrganismos do rúmen", detalhou Regitano. A hipótese, em fase de testes laboratoriais, é que o animal utilize essas moléculas para modular as bactérias. Por serem estáveis e fáceis de reproduzir artificialmente, os microRNAs podem servir de base para novas tecnologias reguladoras.

Barreiras econômicas e a importância da fase inicial

Apesar da identificação de marcadores genéticos do boi associados a microrganismos específicos, a seleção direta de animais com a melhor microbiota ainda enfrenta barreiras de custo. "Diferentemente do que se observa na avicultura, na suinocultura ou no gado de leite, a literatura científica e nossos próprios dados confirmam que a seleção genética direta para alterar a microbiota em gado de corte não apresenta um retorno financeiro favorável com as tecnologias atuais", comparou Regitano. "O custo para sequenciar a microbiota e incluir essa informação nos índices de seleção genômica é muito alto frente ao ganho em desempenho produtivo ou redução de emissões."

Um estudo realizado em parceria com a ABCZ (Associação Brasileira dos Criadores de Zebu) acompanhou animais Nelore do pasto ao confinamento. Os resultados indicaram que as bactérias presentes no estômago do bezerro ainda no pasto influenciam o desenvolvimento do animal por toda a vida. "Identificamos diversos microrganismos presentes na fase inicial de pastagem que se correlacionam fortemente com a eficiência alimentar e o ganho de peso medidos meses mais tarde, quando o animal já está no confinamento", relatou Regitano. "Isso demonstra que, embora a dieta mude radicalmente do pasto para a ração concentrada, a colonização microbiana estabelecida no início da vida a pasto cria um ambiente fisiológico e nutricional favorável cujos benefícios se perpetuam até o abate."

Os estudos também revelaram que a microbiota estomacal influencia traços de comportamento do gado, reforçando a visão do bovino como um holobionte – uma unidade ecológica integrada pelo animal hospedeiro e sua comunidade de microrganismos. A Embrapa está expandindo a pesquisa para outras raças e climas, em colaboração com instituições dos Estados Unidos, Irlanda, Alemanha, Austrália e Países Baixos.

"A consolidação dessas redes internacionais nos permite compreender como diferentes ambientes e genótipos interagem com o microbioma, assegurando que o avanço científico se traduza em tecnologias práticas e sustentáveis para a pecuária tropical", avaliou Regitano.

Desafio dos microrganismos desconhecidos

Um desafio científico significativo é que a maioria dos microrganismos no rúmen é desconhecida. "Cerca de 40% do que identificamos nas amostras do gado Nelore não figuram em nenhum banco de dados internacional. Deparamo-nos com uma quantidade imensa de genes cuja função no organismo ainda não sabemos qual é", relatou a pesquisadora. Aproximadamente 48% das espécies microbianas encontradas podem ser inéditas para a ciência.

Para superar essa lacuna, Regitano tem colaborado com especialistas em bioinformática e inteligência artificial. "Essa tecnologia nos permite prever a função dos genes em escala veloz. Em seguida, pretendemos isolar esses microrganismos e expressar suas proteínas em ensaios laboratoriais, validando experimentalmente o que descobrimos nas simulações feitas em computador", pontuou.