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Microbiota ruminal e os biocombustíveis

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A análise de importantes aspectos referentes à digestão dos ruminantes, como os tipos de microorganismos e a atuação dos mesmos sobre o alimento, levou um grupo de pesquisadores a descobrir que eles podem ser a chave para solucionar um dos maiores entraves para a indústria de biocombustíveis de segunda geração – produzidos de fontes diversas da biomassa, não usadas na alimentação humana –, degradar os açúcares fermentáveis que são solúveis na parede celular das plantas.

No rúmen e no ceco – partes do sistema digestório dos ruminantes – ocorre o desenvolvimento de uma microbiota composta por três tipos de microorganismos – bactérias, fungos e protozoários – que permite o aproveitamento eficiente de vários nutrientes, principalmente para produção de energia. A celulose e a hemicelulose representam a maior fonte potencial de energia para os animais herbívoros.

A escassez de enzimas que degradem eficientemente polissacarídeos vegetais para a produção de biocombustíveis de segunda geração e a grande capacidade dos organismos ruminais em degradar essas substâncias, foram os fatores que motivaram diversos pesquisadores a desenvolver um estudo que resultou no artigo intitulado, Metagenomic Discovery of Biomass-Degrading Genes and Genomes from Cow Rumen, publicado na edição online de janeiro da revista Science.

De acordo com informações passadas pelo professor de ciências animais da Universidade de Illinóis, Roderick Mackie, ao portal Science Daily, um dos principais objetivos desse estudo foi o de conhecer os mecanismos enzimáticos nesses animais, para tentar aplicá-los na indústria de biocombustíveis.

Nele, os cientistas concentraram as suas atenções no processo de produção de biocombustíveis a partir de gramíneas utilizadas na alimentação dos ruminantes. Para isso, foi realizada a incubação desses vegetais no rúmen durante 72 horas, posteriormente, foi feita uma análise do genoma de todos os microorganismos aderidos ao vegetal, no intuito de estudar seus genes. As análises dos genomas foram lideradas pelo pesquisador do DOE Joint Genome Institute e Lawrence Berkeley National Laboratory, Edward Rubin.

A equipe de cientistas procurou caracterizar os genes responsáveis pela degradação da biomassa, e o genoma dos microorganismos aderidos às fibras dos vegetais incubados, por meio do seqüenciamento e análise de 268 gb de DNA metagenômico. Com base nas informações obtidas, foi possível identificar 27.755 genes putativos com atividade para a degradação de carboidratos. Ao clonarem esses genes em bactérias, foi detectada a produção de 90 proteínas, sendo que desse total, 57% mostraram atividade enzimática no substrato celulósico. Foi possível também, montar o genoma de 15 microorganismos que nunca haviam sido cultivados em laboratório.

Na posse desses dados, os cientistas concluem que o rúmen pode ser um ambiente propício para a obtenção de mais enzimas microbianas capazes de degradar carboidratos estruturais das plantas. Além disso, será possível montar um catálogo de dados de genes e genomas relacionados à quebra dessas substâncias.
03/02/2011
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
 

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