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Mejora genética para vacas con menos emisiones

Nova: Mejora genética para vacas con menos emisiones

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lunes 15/10/2018 10:13

Hasta un 12% de la energía consumida por el ganado vacuno a través de su alimentación regresa a la atmósfera en forma de metano. Durante la digestión, cada vaca emite 138 kilos al año de este gas, que contribuye al efecto invernadero. Y lo hace a través de la eructación. El Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria trabaja en la mejora genética del vacuno para disminuir las emisiones y contribuir a una producción de leche y de carne más sostenible. Para ello, analiza el genoma y el metagenoma de 500 animales de la Cornisa Cantábrica y Levante. El Centro de Supercomputación de Galicia le proporciona la capacidad y el tiempo de cálculo necesarios para desarrollar el proyecto.

Las vacas son una pieza clave en la lucha contra el calentamiento global. Hasta el punto de que consumir un kilo de carne vacuna, en términos de contaminación ambiental, equivale a realizar un viaje de cincuenta kilómetros en un automóvil. Es un ejemplo de Christopher Weber, especialista en mediciones de la huella ecológica de los alimentos del Instituto Green Design de la Universidad Carnegie Mellon de Estados Unidos, para explicar el alcance. El ganado bovino protagoniza el 3,7% del total de emisiones.

Durante la digestión, los rumiantes emiten a la atmósfera gases nocivos a través de sus eructos. Una sola vaca excreta 138 kilos de metano al año, un gas que influye 28 veces más que el CO2 en el efecto invernadero. Los animales pierden esa parte de la energía tras alimentarse, ya que no son capaces de absorberla. Por eso la expulsan a través de la eructación. Entre un 2% y un 12% de la energía consumida por estos mamíferos se convierte en metano. Y con sus eructos diarios continúan contaminando.

Las emisiones de los rumiantes (vacas, ovejas y cabras) suponen un 13% de todas las emisiones de CO2 en la Unión Europea (UE), según explican desde el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). “Las vacas de leche producen entre el 4% y el 7% de todas las emisiones de CO2. La UE se ha comprometido a reducir un 20% las emisiones con respecto a los niveles de 1990”, comenta Óscar González Recio, científico titular del Departamento de Mejora de Genética Animal del INIA.

Aprovechamiento de la energía

La comunidad científica lleva tiempo buscando la fórmula para rebajar las emisiones del ganado. Mejorar la genética de la raza Holstein (conocida como frisona) es el objetivo que se ha marcado el INIA en un proyecto iniciado en 2017 y que prevé culminar en 2020. “Por un lado, se trata de optimizar las fuentes de alimentación con materias primas que en la digestión dejen menos hidrógeno libre. Por otro, estamos seleccionando aquellas familias que durante el proceso digestivo producen menos metano en el rumen, animales que aprovechan mejor la energía que consumen”, comenta González Recio.

El equipo del INIA centrado en el proyecto -formado por doce investigadores, personal de laboratorio, técnicos y estudiantes- obtendrá el genoma y el metagenoma de 500 vacas de la Cornisa Cantábrica y Levante. Estudiar las características del ADN permitirá identificar a los animales de la población con una mayor eficiencia digestiva. Al utilizar estos individuos como padres de las siguientes generaciones, se irá mejorando la genética del rumen.

“Recogemos muestras de sangre de los individuos para saber cuál es su genoma. Es decir, a partir de la sangre genotipamos el animal y podemos conocer una gran cantidad de marcadores genéticos. Con estas variantes genéticas del individuo somos capaces de adivinar hasta 650.000 posiciones de marcadores, utilizando técnicas estadísticas. Detectamos regiones en el ADN que nos aportan información sobre la apetencia, la predisposición genética a comer más o menos… y usamos herramientas que nos permiten averiguar los animales que emiten más o menos metano”, describe el investigador.

Imprescindible la supercomputación

¿Es posible trabajar con tal cantidad de datos de ADN de los animales? Sí. A través de la supercomputación. El Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) proporciona al INIA las “altas necesidades de memoria RAM y el tiempo de cálculo” necesarios para llevar a cabo este proyecto. “Usamos grandes bases de datos genómicos procedentes de genotipado y secuenciación completa, tanto de los animales como de sus microbiotas”, apunta Óscar.

De cada animal seleccionado el grupo debe almacenar los datos del genotipo y también el ADN de los microorganismos que pueblan el rumen. “No es solo lo que ocupa el genoma, hay que guardar todos los archivos y resultados intermedios y finales del procesamiento de las secuencias. En 2017 usamos más de 500 gigabytes pero prevemos que esta cifra crezca de forma exponencial y se multiplique por cien. Esto, sin contar otros proyectos del departamento”, añade el científico titular de la unidad de Mejora Genética Animal.

¿Cómo se traduce en tiempo? En 2017 este departamento utilizó más de 16.000 horas de supercomputación. El servidor que las ha proporcionado está en el CESGA. Los investigadores del INIA muestrean los animales y suben poco a poco los datos a través de programas que desarrollan ellos mismos.

Selección genética y sostenibilidad

Los resultados de este proyecto contribuirán a optimizar el programa de mejora genética del vacuno de leche, un producto clave en la pirámide nutricional, con dos o tres lácteos recomendados al día. Son muchos los ganaderos que ya diseñan la reproducción de sus vacas seleccionando las características que desean para que la descendencia mejore la raza. Por ejemplo, eligen que produzcan más leche, que no se pongan enfermas, el peso, el tamaño…

El equipo de González Recio espera introducir la baja producción de metano como un indicador más en los valores de selección genética. “Aguardamos que esta característica tenga un peso de entre el 2% y el 10% en el conjunto de las variables”, puntualiza Óscar.

La investigación del INIA pretende solucionar una de las principales preocupaciones de los ganaderos, que contarán con más información genética para sus decisiones en la reproducción de la especie, además de contribuir al uso de menos recursos en la alimentación vacuna y a una producción más sostenible en el conjunto del sector. Será un paso más contra el cambio climático.

Mejora genética para vacas con menos emisiones

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