O rúmen: um ecossistema microbiano
Os ruminantes usam em sua dieta compostos que outras espécies, como os humanos, não conseguem assimilar. Isso se deve a uma grande diversidade de micro-organismos responsáveis pela digestão anaeróbia (sem oxigênio) desses nutrientes no rúmen, por meio de um processo denominado fermentação.
Isso é necessário para a sobrevivência de muitas espécies de importância agrícola, como as vacas. Aqui vamos contar o que é o rúmen e alguns dos micro-organismos envolvidos nesse fascinante processo.
Rúmen
Os ruminantes (bovinos, caprinos, cervídeos e ovinos) têm um sistema digestivo um tanto complexo, composto por quatro cavidades:
- Retículo.
- Rúmen.
- Omaso.
- Abomaso.
No rúmen, milhares de seres microscópicos produzem enzimas que ajudam a digerir as fibras vegetais e o material celular. Por isso, dizemos que o rúmen é um ecossistema microbiano, onde as bactérias constituem 60% da população de micro-organismos.
O processo do rúmen
Devemos saber que o rúmen se comunica com a boca pelo esôfago, e estas são as etapas que o alimento segue até ser digerido:
- Primeiro, os animais comem alimentos vegetais, os quais contêm celulose, amido, pectinas e outros elementos que os ruminantes não conseguem digerir diretamente porque não possuem as enzimas necessárias.
- O alimento passa então da boca para o rúmen, onde os micro-organismos transformam essas moléculas complexas em outras mais simples (ácidos graxos de baixo peso molecular), dióxido de carbono e metano.
- Uma vez que essas moléculas foram decompostas em outras que o intestino do animal pode absorver, o alimento retorna à boca, onde é novamente engolido e digerido.
- Por fim, o alimento semidigerido passa para o retículo, depois para o omaso e o abomaso, que atua como estômago principal, pois é onde ocorre o processo digestivo.
Fermentação
Essas comunidades microbianas produzem enzimas com funções essenciais para quebrar carboidratos (da celulose, amido e açúcares), bem como compostos nitrogenados e lipídeos. Essa decomposição é realizada por meio de um processo denominado fermentação.
O processo de fermentação é essencial para a obtenção de energia (na forma de ATP), para o crescimento dos próprios micro-organismos e para a produção de moléculas essenciais para o animal, como a glicose. Também são muito importantes em compostos que contêm nitrogênio, que é essencial para a síntese de proteínas.
Dessa forma, o sistema digestivo desses animais obtém uma fonte de energia sem ter que recorrer a elementos externos como a vitamina B ou os aminoácidos essenciais, pois são os próprios micro-organismos que os produzem em seu interior.
Relação simbiótica em um ambiente anaeróbio
Devemos enfatizar que, como podemos ver, o rúmen é um exemplo de simbiose mutualística: os ruminantes fornecem aos micróbios um ambiente adequado para seu crescimento e atividade. Em troca, os micro-organismos oferecem ao hospedeiro nutrientes dos alimentos que não poderiam ser digeridos de outra forma.
Dessa forma, os ruminantes têm uma dieta rica em fibras e pobre em proteínas.
Esse ecossistema ruminal consiste em uma grande variedade de micro-organismos, que estabelecem uma relação simbiótica em um ambiente onde não há oxigênio.
Essa microbiota é composta de bactérias, arqueias, protozoários e fungos. As bactérias são as mais suscetíveis às propriedades físico-químicas do rúmen e as que dominam esta comunidade pertencem a dois filos:
- Firmicutes: especialmente as do gênero Butyvibrio , Lachnospira , Succiniclasticum e Ruminococcus.
- Bacteroidetes: o gênero predominante é o Prevotella.
As arqueias compreendem aproximadamente 1% da massa microbiana e, quanto aos eucariotos, encontramos protozoários – que ocupam um terço do total – e alguns fungos.
Bactérias
A celulose, principal componente da parede celular das plantas, deve ser digerida corretamente, e para isso as bactérias celulolíticas são essenciais.
Nesse caso, um pH inferior a 5,5 afeta o processo de digestão da fibra, e uma temperatura de 39 graus prejudica a capacidade de adesão bacteriana.
As bactérias amilolíticas também são importantes devido à presença de amido na dieta de bovinos e vacas que comem grãos.
As bactérias láticas metabolizam o acúmulo e o controle do ácido láctico, de modo que ajudam a manter o pH na faixa adequada.
Por fim, bactérias degradadoras de pectina também desempenham um papel fundamental, uma vez que a pectina representa de 10 a 20% do total de carboidratos da dieta desses animais.
Arqueias metanogênicas
A atividade dos micro-organismos é a principal fonte de gases de efeito estufa na agricultura. O metano é gerado por arqueias metanogênicas e é obtido como produto final da fermentação. É considerado um desperdício de energia porque representa 6 a 10% da energia total.
Quando esse gás é expulso para o meio ambiente, contribui para o efeito estufa. Durante a metanogênese, os níveis de CO2 e hidrogênio no meio diminuem. 80% do metano é gerado pela fermentação da fibra (celulose), enquanto os 20% restantes são gerados durante a decomposição do esterco.
Protozoários
Esses micróbios estão envolvidos na redução do risco de acidose após a ingestão de alimentos com alta concentração de açúcares de fácil digestão.
90% dos protozoários pertencem ao gênero Entodiminiomorphida, cuja função principal é a hidrólise e fermentação da celulose. Diplopastron affine tem atividade amilolítica, com a qual produz maltose e glicose.
Fungos
Existem fungos celulolíticos que produzem certas enzimas capazes de hidrolisar a celulose e os xilanos. A atividade fúngica favorece a digestão da parede celular dos vegetais.
São importantes, principalmente quando ruminantes ingerem substratos lignificados. Por exemplo, o Neocallimastix frontalis solubiliza a lignina nas paredes celulares para que as bactérias possam acessar facilmente a celulose.
Importância dos micróbios
Como vimos, os micro-organismos são essenciais no metabolismo degradativo dos alimentos ingeridos pelos ruminantes. Portanto, este é mais um exemplo da importância desses seres unicelulares no mundo animal.
Da mesma forma, e por fim, deve-se esclarecer que é fundamental que essa microbiota permaneça saudável para evitar problemas fisiológicos no animal, como a acidose.
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- Krause, D.O., Nagaraja, T.G., Wright, A.D. and Callaway T.R. Board-invited review: Rumen microbiology: leading the way in microbial ecology. J. Anim. Sci. (2013) 91 (1): 331-341.
- Bickhart, D.M., and Weimer, P.J. Symposium revier: Host-rumen microbe interactions may be leveraged to improve the productivity of dairy cows. J. Dairy Sci. (2018) 101(8): 7680-7689.
- Baldwin, R.L. and Connor, E.E. Rumen function and development. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. (2017) 33(3): 427-439.
- McCann, J.C., Elolimy, A.A. and Loor, J.J. Rumen microbiome, probiotics and fermentation additives. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract. (2017) 33(3): 539-553.
- Castillo, A.R., Burrola, M.E., Domínguez, J. and Chávez, A. Rumen microorganisms and fermentation. Arch. Med. Vet. (2014) 46: 349-361.