El rumen: un ecosistema microbiano

14 Julio, 2020
Este artículo ha sido escrito y verificado por la bióloga María Muñoz Navarro
El rumen se encarga de digerir compuestos vegetales complejos en otros más sencillos para que el animal los pueda asimilar. Es por eso que aquí hay establecida una simbiosis entre el ecosistema microbiano y el rumiante.
 

Los rumiantes utilizan en su alimentación compuestos que otras especies, como los humanos, no pueden asimilar. Esto es gracias a una amplia diversidad de microorganismos que se encargan de digerir anaeróbicamente (sin oxígeno) estos nutrientes en el rumen, mediante un proceso denominado fermentación.

Esto es necesario para la supervivencia de muchas especies de importancia agrícola, tal y como son las vacas. Aquí te contamos qué es el rumen y algunos de los microorganismos involucrados en este fascinante proceso.

El rumen

Los rumiantes (bovinos, caprinos, cérvidos y ovinos) poseen un sistema digestivo un tanto complejo, formado por cuatro cavidades:

  • El retículo.
  • El rumen.
  • El omaso.
  • El abomaso.

En el interior del rumen, miles de seres microscópicos producen enzimas que ayudan a digerir fibras vegetales y material celular. Por eso, decimos que el rumen es un ecosistema microbiano, donde las bacterias comprenden el 60 % de la población de microorganismos.

Proceso del rumen

Debemos saber que el rumen se comunica con la boca a través del esófago, y estos son los pasos que sigue la comida hasta su digestión:

  1. Primero, los animales ingieren alimentos vegetales. Estos contienen celulosa, almidón, pectinas y otros elementos que los rumiantes no pueden digerir directamente por no poseer las enzimas necesarias.
  2. Entonces, la comida pasa de la boca al rumen, donde los microorganismos convierten estas complejas moléculas en otras más sencillas (ácidos grasos de bajo peso molecular), dióxido de carbono y metano.
  3. Una vez se han descompuesto estas moléculas en otras que el intestino del animal sí puede absorber, la comida vuelve a la boca, donde la remastica y la reingiere.
  4. Finalmente, el alimento semidigerido pasa al retículo, luego al omaso y al abomaso, que es el que actúa como estómago principal, porque es donde se produce el proceso digestivo.
 

Fermentación

Estas comunidades microbianas producen unas enzimas con funciones esenciales para descomponer carbohidratos (de la celulosa, almidón y azúcares), además de compuestos nitrogenados y lípidos. Dicha descomposición la llevan a cabo mediante un proceso denominado fermentación.

El proceso fermentativo es fundamental para la obtención de energía (en forma de ATP), para el propio crecimiento de los microorganismos y para producir moléculas esenciales para el animal, como la glucosa. También son muy importantes en los compuestos que contienen nitrógeno, que es esencial para la síntesis de proteínas.

De esta manera, el sistema digestivo de estos animales obtiene fuente de energía sin tener que recurrir a elementos externos como la vitamina B o aminoácidos esenciales, porque los propios microorganismos los producen en su interior.

Las bacterias simbiontes se encuentran en el rumen.

Relación simbiótica en un ambiente anaeróbico

Debemos destacar que, como podemos observar, el rumen es un ejemplo de simbiosis mutualista: los rumiantes les proporcionan a los microbios un ambiente adecuado para su crecimiento y actividad. A cambio, los microorganismos les ofrecen al huésped nutrientes procedentes de los alimentos, que no podrían ser digeridos de otro modo.

 

De esta manera, los rumiantes tienen una dieta rica en fibra y baja en proteínas.

Este ecosistema ruminal consiste en una amplia variedad de microorganismos, que establecen una relación simbiótica en un medio donde no hay oxígeno.

Esta microbiota está formada por bacterias, arqueas, protoozos y hongos. Las bacterias son las más susceptibles a las propiedades físico – químicas del rumen. Las que dominan esta comunidad pertenecen a dos filos:

  • Firmicutes: sobre todo los del género Butyvibrio, Lachnospira, Succiniclasticum y Ruminococcus.
  • Bacteroidetes: el género predominante es el Prevotella.

Las arqueas comprenden aproximadamente el 1 % de la masa microbiana, y en cuanto a los eucariotas encontramos protozoos, que ocupan un tercio del total, y algunos hongos.

Bacterias

La celulosa, componente principal de la pared celular de las plantas, debe ser digerida correctamente y para ellos las bacterias celulolíticas son esenciales.

En este caso, un pH inferior a 5,5 afecta al proceso de digestión de la fibra y una temperatura de 39 grados perjudica a la capacidad de adhesión bacteriana.

También son importantes las bacterias amilolíticas debido a la presencia de almidón de la dieta del ganado y de las vacas que se alimentan de grano.

Las bacterias lácticas metabolizan el ácido láctico y controlan su acumulación, por lo que ayudan a mantener el pH en el rango adecuado.

Finalmente, las bacterias degradantes de pectinas también juegan un papel primordial, ya que la pectina representa el 10 – 20 % de los carbohidratos totales en la dieta de estos animales.

 

Arqueas metanógenas

La actividad de los microorganismos es la principal fuente de gases de efecto invernadero en la agricultura. El metano es generado por arqueas metanógenas y se obtiene como producto final de la fermentación. Es considerada como una pérdida de energía porque representa un 6 – 10 % de la energía total.

Cuando este gas es expulsado al medio, contribuye al efecto invernadero. Durante la metanogénesis, disminuyen los niveles de CO2 e hidrógeno en el medio, lo cual es necesario. El 80 % del metano se genera por la fermentación de la fibra (celulosa) mientras que el 20% restante se genera durante la descomposición del estiércol.

Protozoos

Estos microbios están involucrados en disminuir el riesgo de acidosis tras el consumo de alimentos que tienen una alta concentración de azúcares fácilmente digeribles.

El 90 % de los protozoos pertenecen al género Entodiminiomorphida, cuya función principal es la hidrólisis y fermentación de la celulosa. Diplopastron affine tiene actividad amilolítica, con la cual produce maltosa y glucosa.

Hongos

Existen hongos celulolíticos que producen ciertas enzimas capaces de hidrolizar la celulosa y los xilanos. La actividad fúngica favorece la digestión de la pared celular de los vegetales.

Son importantes, sobre todo, cuando los rumiantes ingieren sustratos lignificados. Por ejemplo, Neocallimastix frontalis solubiliza la lignina de las paredes celulares para que las bacterias accedan sin problema a la celulosa.

 
Un grupo de vacas de granja.

Importancia de los microbios

Como hemos visto, los microorganismos son esenciales en el metabolismo degradativo de los alimentos que ingieren los rumiantes. Así que este es un ejemplo más de la importancia que tienen estos seres unicelulares en el mundo animal.

Asimismo y para acabar, hay que aclarar que es fundamental que esta microbiota se mantenga sana para evitar problemas fisiológicos en el animal, como la acidosis.

 

 

 

 

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