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Un Mecanismo Químico del Pasto Brachiaria ayudaría a Frenar el Cambio Climático

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En una serie de documentos que se presentarán la próxima semana, un equipo de científico ofrece una nueva evidencia de que un potente mecanismo químico en funcionamiento en las raíces de una hierba tropical, la Brachiaria, que se utiliza para la alimentación del ganado tiene un enorme potencial a la hora de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. 

Conocida como «inhibición biológica de la nitrificación» o BNI, en sus siglas en inglés, el mecanismo reduce notablemente la conversión del nitrógeno aplicado al suelo como fertilizante en óxido nitroso, según los documentos preparados para el 22º Congreso Internacional de Pastizales. El óxido nitroso es uno de los gases de efecto invernaderos más poderosos y agresivos, con un potencial de calentamiento global de 300 veces el del dióxido de carbono.

«El óxido nitroso representa aproximadamente el 38 por ciento de todas las emisiones de gases de efecto invernadero en la agricultura, lo que supone casi un tercio del total de las emisiones en todo el mundo», subrayó Michael Peters, líder de la investigación en forrajes en el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT, en sus siglas en inglés), con sede en Colombia. «BNI ofrece lo que podría ser la mejor apuesta de la agricultura para mantener el cambio climático dentro de límites manejables», aseguró.

Científicos del CIAT y el Centro de Investigación Internacional para las Ciencias Agrícolas (JIRCAS, en sus siglas en inglés), en Japón, han colaborado en la investigación del proceso BNI durante los últimos 15 años. «Este enfoque ofrece enormes posibilidades de reducir las emisiones de óxido nitroso y la lixiviación [extracción de un líquido a través de un sólido] de los nitratos contaminantes en el suministro de agua, mientras que también aumentan los rendimientos de los cultivos mediante un uso más eficiente de los fertilizantes de nitrógeno», dijo GV Subbarao, científico senior en JIRCAS .

Como resultado de los avances recientes, los científicos han desarrollado los medios para explotar el fenómeno BNI a gran escala. Los investigadores del CIAT han encontrado maneras de aumentar BNI mediante el fitomejoramiento en diferentes especies de pastos Brachiaria y, entre esas nuevas técnicas, están métodos para cuantificar rápidamente BNI en Brachiaria junto con marcadores moleculares, que reducen el tiempo necesario para las pruebas de campo.

Los investigadores también han reunido pruebas de que el cultivo de maíz plantado tras pastos de ‘Brachiaria humidicola’ dieron rendimientos aceptables con sólo la mitad de la cantidad de fertilizante de nitrógeno del utilizado normalmente, debido a que se mantuvo más de nitrógeno en el suelo, reduciendo así las emisiones de óxido nitroso y la lixiviación de nitratos. Los investigadores determinaron que BNI había aumentado la eficiencia del uso del nitrógeno por un factor de 3,8.

Además, los expertos han desarrollado híbridos de ‘Brachiaria humidicola’, que han entregado, con el apoyo del gobierno alemán, a los agricultores de Colombia y Nicaragua para probar su productividad y calidad. Estos híbridos de la hierba han aumentado la producción de leche y de carne en varios órdenes de magnitud en comparación con los pastos de sabana nativa, y, por lo menos un 30 por ciento frente a los cultivos de hierba comercial.

«La producción ganadera proporciona medios de vida a millones de personas pero también contribuye a la mitad de las emisiones de gases de efecto invernadero de la agricultura», alertó Peters, para quien BNI es una tecnología rara con una «triple victoria», ya que resulta positiva para los medios de vida rurales, el medio ambiente mundial y el clima.

«El problema es que los sistemas de cultivos y de ganado de hoy tienen muchas fugas –dijo Subbarao–. Alrededor del 70 por ciento de los 150 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados aplicados a nivel mundial se pierden por lixiviación de los nitratos y las emisiones de óxido nitroso, por lo que el fertilizante perdido tiene un valor anual estimado de 90.000 millones de dólares [67.731 millones de euros]».

Por ello, el científico del CIAT Idupulapati Rao afirmó que BNI tiene «enormes posibilidades» de reducir las fugas de nitrógeno. «Los pastos de las praderas son el mayor uso que se hace de las tierras agrícolas, con 3.200 millones de hectáreas de un total mundial de 4.900 millones.

Sólo en Brasil, 11 millones de hectáreas de pastizales se han dedicado a la producción de maíz y soja y entre 35 y 40 millones pueden ser destinados a la producción de cultivos en un futuro cercano. En lugar de más monocultivo, los países en desarrollo deben integrar pastos Brachiaria en los sistemas agropecuarios mixtos a gran escala para que sean más sostenibles», argumentó.

Brachiaria, Originaria del África Subsahariana 

Originarios del África subsahariana, los pastos Brachiaria llegaron a América del Sur hace siglos, posiblemente como ropa de cama en barcos de esclavos. Variedades mejoradas de la hierba son ampliamente cultivadas en tierras de pastoreo en Brasil, Colombia y otros países y, recientemente, se han llevado de vuelta a África para ayudar a aliviar la grave escasez de alimento para el ganado.

En un avance importante, los científicos de JIRCAS descubrieron hace varios años la sustancia química responsable de BNI y desarrollaron un método fiable para detectar el inhibidor de la nitrificación procedente de raíces de las plantas. A continuación, los científicos en el CIAT validaron el concepto BNI en el campo, lo que demuestra que la hierba Brachiaria suprime la nitrificación y emisiones de óxido nitroso, en comparación con la soja, que carece de esta capacidad.

Otras investigaciones han demostrado que los pastos de Brachiaria capturan grandes cantidades de carbono en la atmósfera, en una escala similar a la de los bosques tropicales, un plus adicional para la mitigación del cambio climático. «Nuestro trabajo en BNI comenzó con una observación de campo realizada por uno de nuestros científicos en la década de 1980, cuando no era más que un sueño –dijo Peters–. Pero ahora es un sueño con un plan de acción y logros científicos sólidos detrás de él».

La investigación sobre BNI forma parte de una iniciativa más amplia denominada LivestockPlu , que se propone obtener mayores beneficios para los pobres y el medio ambiente a través de investigación innovadora sobre gramíneas y leguminosas tropicales.

LivestockPlus tiene lugar dentro del marco global del Programa de Investigación del CGIAR sobre Ganadería y Pesca, dirigido por el Instituto Internacional de Investigación Pecuaria con sede en Kenia (ILRI) con el fin de aumentar la disponibilidad y asequibilidad de carne, leche y pescado para los consumidores pobres y aumentar los ingresos de los pequeños agricultores que producen estos productos.

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En Chile investigación busca desarrollar herramienta para enfrentar la mastitis bovina

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La mastitis bovina es una de las principales enfermedades que afectan al ganado lechero y puede generar importantes consecuencias para la producción, la calidad de la leche y la salud de los animales. En las regiones de Los Ríos y Los Lagos, donde se concentra el 82 por ciento de las vacas lecheras del país, esta problemática adquiere especial relevancia para una de las principales actividades productivas del territorio.

Oriunda de Llanquihue, Macarena Núñez Campos, llegó a Valdivia en 2019 para estudiar Bioquímica en la Universidad Austral de Chile (UACh), pero su interés por la ciencia comenzó mucho antes. “De niña me gustaban mucho las clases de ciencias naturales y, a medida que fui creciendo, mis ramos favoritos pasaron a ser biología y química”, recuerda. También guarda especial recuerdo de sus experiencias en el laboratorio de su colegio y de su participación en ferias científicas, espacios que despertaron tempranamente su curiosidad y fueron fundamentales para descubrir que quería dedicar su vida profesional a la ciencia.

Hoy, esa vocación se refleja en una investigación que busca aportar una nueva herramienta para la detección de los microorganismos responsables de la mastitis bovina.

La reciente graduada del Magíster en Ciencias mención Microbiología de la Facultad de Ciencias de la UACh, desarrolló su investigación en vinculación con Laboratorios y Servicios Veterinarios Valdivia Limitada (Lavet), enfocándose en el desarrollo y evaluación de un método diagnóstico basado en una técnica molecular denominada LAMP (Loop-mediated isothermal amplification. El objetivo fue detectar de manera rápida y específica cinco patógenos asociados a la mastitis bovina: Staphylococcus aureus, Streptococcus uberis, Escherichia coli, Mycoplasma bovis y Prototheca bovis. Los dos últimos son considerados agentes emergentes de especial interés debido a las dificultades que pueden presentar para su diagnóstico y control.

“Mi tesis consistió en desarrollar y evaluar un nuevo método diagnóstico para la detección rápida y específica de cinco patógenos causantes de mastitis bovina. El método se basó en una técnica molecular denominada LAMP, que permite amplificar y detectar material genético de los microorganismos de manera rápida y sin requerir necesariamente el equipamiento sofisticado que utilizan otras técnicas moleculares convencionales”, explica Macarena.

Un desafío para la producción lechera regional

La mastitis es una enfermedad que afecta directamente la productividad de los rebaños. Puede disminuir la producción y calidad de la leche, aumentar los costos asociados al tratamiento y en casos más severos, comprometer la salud y la futura productividad del animal. Contar con herramientas que permitan identificar oportunamente el microorganismo responsable de una infección puede contribuir a mejorar las decisiones sanitarias y avanzar hacia tratamientos más específicos.

“En Chile, esta problemática cobra especial relevancia en las regiones de Los Ríos y Los Lagos, donde se concentra el 82% de las vacas lecheras del país. Por lo tanto, cualquier enfermedad que afecte la sanidad de los rebaños en esta zona puede tener un impacto no solo en los productores, sino también en toda la cadena productiva láctea”, añade Macarena.

La investigadora destaca que el desarrollo de métodos diagnósticos más rápidos y accesibles podría ser especialmente relevante para la realidad productiva regional, al permitir identificar con mayor oportunidad qué microorganismo está provocando una infección y apoyar decisiones de manejo y tratamiento. Uno de los aspectos centrales de esta experiencia ha sido precisamente la vinculación entre la investigación desarrollada desde la universidad y las necesidades del sector productivo.

Para Macarena Núñez, esta relación resulta fundamental para que el conocimiento científico pueda trascender el ámbito académico y convertirse en soluciones concretas: “Creo que es fundamental vincularse con el sector productivo porque permite que los resultados de las investigaciones no se queden únicamente en el ámbito académico, sino que puedan transformarse en soluciones concretas para problemáticas reales”.

A su juicio, esta colaboración permite complementar las capacidades de ambos sectores: mientras la academia aporta conocimiento y una base científica sólida, la industria contribuye a identificar necesidades concretas y espacios donde ese conocimiento puede tener una aplicación.

Una beca para continuar formando capital humano

El vínculo de Macarena con el laboratorio se inició en 2023, durante su formación de pregrado en Bioquímica. Desde entonces, tuvo la oportunidad de integrarse al Laboratorio de Mastitis Bovina, experiencia que posteriormente dio paso al desarrollo de su tesis de magíster. Durante este proceso fue guiada por el Dr. Armin Mella y el Dr. Diego Carrillo, quienes la acompañaron en el desarrollo de la investigación.

La investigación fue desarrollada con el apoyo del programa Piloto de Becas de Postgrado impulsado por el Gobierno Regional de Los Ríos y la Universidad Austral de Chile, financiamiento que para Macarena fue fundamental para completar su formación de magíster. “La beca FIC fue de gran ayuda para mí, ya que me entregó los recursos y herramientas necesarios para poder finalizar mi tesis y continuar con mi formación de manera adecuada. El apoyo permitió financiar aspectos no solo asociados a mi investigación, sino que también a gastos relacionados con mi permanencia en Valdivia y en el programa de magíster”.

Actualmente, Macarena se encuentra trabajando en Puerto Varas, en Aqua BC, empresa vinculada a la biotecnología y a la prestación de servicios para el sector acuícola. Si bien su trabajo actual no está directamente relacionado con la mastitis bovina, reconoce que la experiencia desarrollada durante el proyecto FIC amplió su perspectiva sobre las posibilidades profesionales que existen para quienes se forman en ciencias. “Me hizo comprender que nuestro desarrollo profesional no necesariamente tiene que estar ligado exclusivamente a la academia o la investigación, sino que también podemos incorporarnos directamente a la industria”, afirma.

Para Macarena, esta experiencia demuestra el valor de conectar las capacidades científicas que se desarrollan en las universidades con las necesidades concretas de los territorios y sus sectores productivos. “Considero que esta conexión entre el conocimiento científico y las necesidades de la industria es fundamental para que la investigación pueda tener un impacto concreto en la sociedad y en los distintos sectores productivos”, concluye.

La profesional termina esta entrevista agradeciendo especialmente a la Dra. Leyla Cárdenas, directora del proyecto FIC, a Francisca Sepúlveda y Pedro Matus, encargados de su seguimiento.

Proyecto financiado por el Fondo de Innovación y Competitividad (FIC) del Gobierno Regional de Los Ríos y aprobado por el Consejo Regional.

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Estudio detecta anticuerpos contra la paratuberculosis bovina en terneros neonatos

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Un estudio del Royal Veterinary College demuestra que los anticuerpos contra Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis pueden identificarse en la sangre de los terneros tras la ingesta de calostro. El hallazgo abre una nueva vía para estudiar la exposición temprana a la enfermedad de Johne y fortalecer las estrategias de vigilancia y control en los rodeos.

Una investigación realizada por científicos del Royal Veterinary College (RVC) identificó que los terneros recién nacidos pueden presentar anticuerpos contra la enfermedad de Johne en su sangre luego de consumir el calostro materno. El descubrimiento podría aportar una nueva herramienta para determinar en qué momento los animales se exponen por primera vez al agente causal de esta enfermedad, favoreciendo el desarrollo de estrategias más eficaces de prevención y control.

La enfermedad de Johne, también conocida como paratuberculosis bovina, es una enfermedad infecciosa, crónica e incurable causada por Mycobacterium avium subespecie paratuberculosis (MAP). La infección suele producirse durante las primeras semanas o meses de vida, aunque los signos clínicos generalmente aparecen años más tarde.

En los animales afectados, la bacteria provoca un deterioro progresivo de la mucosa del intestino delgado, generando inflamación crónica, pérdida de peso, disminución de la producción de leche, diarrea persistente y, en los casos más graves, la muerte. Además de comprometer el bienestar animal, representa un importante problema económico para la producción lechera a nivel mundial.

Hasta el momento, los programas de vigilancia se enfocan principalmente en detectar la enfermedad en bovinos adultos, mientras que existe escasa información sobre lo que ocurre durante las primeras etapas de vida.

Un nuevo enfoque para estudiar la exposición temprana

Con el objetivo de profundizar el conocimiento sobre la infección en los primeros días de vida, investigadores del RVC analizaron muestras de sangre de 38 terneros recién nacidos y sus respectivas madres provenientes de un establecimiento lechero comercial del suroeste de Inglaterra.

Las muestras habían sido obtenidas originalmente como parte de los controles rutinarios destinados a verificar la correcta absorción de anticuerpos provenientes del calostro. Posteriormente, los científicos aprovecharon los sueros residuales para medir anticuerpos específicos contra MAP y evaluar su relación con el estado sanitario de las madres y con la eficiencia de la transferencia de inmunidad pasiva.

Los resultados mostraron que los terneros nacidos de vacas con anticuerpos frente a MAP presentaban concentraciones significativamente más altas de esos mismos anticuerpos que aquellos cuyas madres no evidenciaban seropositividad. Asimismo, la relación entre los niveles de anticuerpos detectados y la absorción del calostro fue diferente según el estado sanitario de la madre.

En conjunto, los hallazgos respaldan la hipótesis de que los anticuerpos específicos contra MAP son transferidos desde la vaca al ternero a través del calostro.

Potencial para mejorar la vigilancia sanitaria

Los investigadores aclaran que la detección de estos anticuerpos no constituye una prueba diagnóstica de infección en terneros recién nacidos, ya que refleja la inmunidad pasiva transferida por la madre y no necesariamente la presencia de la bacteria en el animal.

Sin embargo, consideran que esta información podría incorporarse como una herramienta complementaria dentro de los programas de vigilancia de rodeos y de evaluación del riesgo sanitario, contribuyendo a comprender mejor la dinámica de transmisión de la enfermedad durante las primeras etapas de vida.

De confirmarse los resultados de esta investigación en estudios con un mayor número de animales, este enfoque podría aportar información valiosa para optimizar las estrategias de control de la enfermedad de Johne, mejorar el bienestar animal y reducir las pérdidas productivas asociadas a esta importante enfermedad de los bovinos.

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Un enfermedad de los rumiantes es descubierta en el material de manuscritos antiguos

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Los manuscritos se confeccionaban con pergaminos fabricados con pieles de ovejas, cabras o vacas. Una nueva investigación ha empleado la genética para reconstruir 3 500 años de historia de la viruela ovina, una enfermedad que ha afectado a los rebaños durante siglos.

Algunos de los manuscritos más conocidos de Europa, entre ellos los Evangelios de York, se han convertido en auténticas ‘cápsulas del tiempo’ que permiten reconstruir 3 500 años de historia del virus de la viruela ovina.

Mediante el análisis genético de las pieles utilizadas para fabricar sus pergaminos, un equipo internacional dirigido por el University College de Dublín ha aportado nuevas evidencias sobre cómo esta enfermedad afectó a los rebaños europeos mucho antes de la era moderna.

Un virus antiguo

La viruela ovina es una enfermedad muy contagiosa que se propaga rápido y puede infectar a gran parte de un rebaño en poco tiempo. Es peligrosa porque puede provocar tasas de mortalidad muy elevadas, sobre todo en animales jóvenes, y reduce de forma drástica la producción al mermar la obtención de lana, carne y leche.

La enfermedad de la viruela ovina es peligrosa porque puede provocar tasas de mortalidad muy elevadas, sobre todo en animales jóvenes

“El estudio del ADN de los patógenos ha cambiado por completo nuestra comprensión de las enfermedades infecciosas del pasado, y aquí hemos demostrado que los pergaminos también pueden conservar ADN de patógenos”, afirma el autor principal del estudio e investigador de la universidad irlandesa, Louis L’Hôte. “Puede que los archivos y bibliotecas de todo el mundo también contengan rastros genéticos de brotes víricos ocurridos en animales de pasto de la antigüedad”.

“En concreto, estos genomas nos ayudan a comprender cómo evolucionaron estas infecciones y cómo afectaron a las sociedades del pasado, como es el caso del virus de la viruela ovina, del que demostramos que lleva mermando los rebaños de ovejas de Eurasia desde hace al menos tres milenios y medio”.

Cápsulas del tiempo

En el trabajo, publicado en Science Advances, los investigadores identificaron rastros génicos de la infección en manuscritos medievales, entre ellos varios de gran importancia histórica.

En especial, analizaron los Evangelios de York, de unos mil años de antigüedad y una de las mejores piezas conservadas del primer periodo anglosajón. También estudiaron textos más antiguos, como el Corpus Glossary del Corpus Christi College de Cambridge uno de los primeros diccionarios ingleses, además de otros códices procedentes de Gran Bretaña y Europa continental del mismo periodo.

Los expertos detectaron el virus en pergaminos elaborados con piel de ternero y de cabra, en muchos de ellos descubrieron que algunas páginas contenían ADN del virus, lo que les indicó que en su elaboración se utilizaron animales infectados.

Dado que el pergamino se fabricaba a partir de pieles de ganado, como ovejas, cabras y vacas, los investigadores lo consideran una especie de ‘bioarchivo’ que conserva el estado de salud del animal en el momento de su muerte hace siglos.

Asimismo, los expertos detectaron el virus de la viruela ovina en pergaminos elaborados con piel de ternero y de cabra, lo que indica que se dieron casos excepcionales de infecciones entre especies o que se produjo cierta contaminación durante el proceso de fabricación de los pergaminos.

Un virus que persiste

Al combinar el estudio de los manuscritos con muestras aún más antiguas de dientes de oveja de la Edad del Bronce, el estudio reveló que la viruela ovina había amenazado al ganado durante más de 3 700 años.

Los principales linajes de los capripoxvirus se diversificaron hace 11 500 y 3 700 años. El equipo identificó las primeras detecciones conocidas del virus de la viruela ovina a partir de registros dentales recuperados en antiguos asentamientos pastorales de la estepa euroasiática, ya que, diferencia de otros restos, los dientes conservan el material genético de las infecciones durante miles de años.

Al comparar estas secuencias con las modernas, los investigadores estiman que los principales linajes de los capripoxvirus se diversificaron hace 11 500 y 3 700 años. Esta cronología coincide con el auge de la domesticación de animales y el gran traslado de ovejas desde la estepa hacia Europa.

“La gente de todo el mundo sigue luchando contra este patógeno”, cuenta L’Hôte. “Los genomas antiguos pueden ayudarnos a comprender cómo evolucionaron los patógenos que nos afectan en la actualidad”, concluye.

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