Ridurre le emissioni di metano in zootecnia è possibile, anche attraverso la selezione genetica

Oggi la mitigazione delle emissioni di metano rappresenta una sfida centrale per contrastare il riscaldamento globale, ma anche un obiettivo concretamente raggiungibile. All’interno del comparto zootecnico, i ruminanti sono indicati tra i principali responsabili delle emissioni di questo gas e il motivo risiede nella fisiologia stessa della digestione ruminale.

In questi animali, il metano si genera come sottoprodotto della fermentazione dei carboidrati introdotti con la dieta. I processi fermentativi, che avvengono principalmente nel rumine e, in misura minore, nel tratto intestinale, sono finalizzati alla produzione di acidi grassi volatili indispensabili per l’animale, ma generano anche anidride carbonica e idrogeno.

L’accumulo di idrogeno può alterare l’equilibrio della microflora ruminale, così viene sequestrato dai microrganismi metanogeni appartenenti al dominio degli Archea per la sintesi di metano, che viene emesso in atmosfera soprattutto tramite eruttazione.

Il metano emesso in atmosfera dal ruminante ha un impatto ambientale non trascurabile, con un potenziale riscaldante circa 30 volte superiore all’anidride carbonica, ma rappresenta anche un limite fisiologico ed economico: si stima che circa l’8% dell’energia ingerita con la dieta venga perso sotto forma di metano, traducendosi in minore efficienza alimentare e in un costo non remunerato per l’allevatore.

Ridurre questa quota significherebbe migliorare la conversione dell’alimento e, di conseguenza, la redditività aziendale, indirizzando una parte maggiore del valore nutritivo della dieta verso le funzioni produttive.

Per quanto possa sembrare un obiettivo ambizioso, negli ultimi anni la ricerca scientifica ha sviluppato diverse strategie per rendere concreta la riduzione delle emissioni di metano. Tra queste rientrano una gestione più efficiente dei reflui, interventi nutrizionali mirati, lo sviluppo di vaccini e la selezione genetica.

Tra le diverse opzioni disponibili, la selezione genetica presenta il vantaggio di produrre effetti cumulativi e permanenti nel tempo. Una volta definito il sistema di produzione e l’obiettivo di selezione, è infatti possibile stimare indici genetici attraverso la raccolta integrata di informazioni fenotipiche, genomiche e genealogiche su una popolazione di riferimento. Questi indici, accompagnati dalle relative accuratezze, consentono di ottimizzare i piani di accoppiamento e di ottenere un progresso genetico misurabile di generazione in generazione.

Affinché un carattere possa essere incluso in un programma di selezione deve però soddisfare alcuni requisiti fondamentali: essere definito in modo chiaro, risultare misurabile su larga scala, presentare una sufficiente variabilità genetica ed avere delle associazioni note con gli altri caratteri produttivi, così da evitare effetti collaterali indesiderati.

Gli studi finora condotti indicano che i caratteri legati alle emissioni di metano hanno un’ereditabilità da bassa a moderata, confermando che la selezione per la loro riduzione è effettivamente possibile. Tuttavia, i valori stimati variano in funzione dello strumento utilizzato per misurarle, e resta aperta la questione su quale fenotipo sia più appropriato da includere nei programmi di selezione.

Le metodiche attualmente disponibili per la misurazione del metano forniscono infatti tipologie di dati differenti, e si distinguono per livello di precisione, costi di applicazione e facilità di utilizzo. Nel complesso, è oggi disponibile un ampio ventaglio di strumenti che permettono una quantificazione diretta delle emissioni sugli animali.

Alcuni sistemi effettuano rilevazioni continue e permettono di stimare il metano totale emesso (includendo sia la quota prodotta nel rumine sia quella derivante dal tratto intestinale); altre misurano solo quello ruminale, attraverso misurazioni continue o puntuali.

Le camere respiratorie rappresentano il gold standard per la misurazione delle emissioni, in quanto ambienti chiusi e controllati che consentono di quantificare in modo continuo e preciso le perdite energetiche complessive dell’animale sotto forma di gas, calore e deiezioni.

Presentano però dei limiti importanti, come la necessità di approvazione da parte di un comitato etico, i costi di acquisto elevati, la necessità di personale specializzato e la possibilità di analizzare pochi soggetti per volta, per periodi di tempo limitati. Metodi alternativi come SF6, GreenFeed, laser e sniffer offrono in genere una precisione inferiore, ma permettono di raccogliere molti più dati su un numero maggiore di animali.

Il sistema GreenFeed (C-Lock), basato su una mangiatoia che attira l’animale tramite il rilascio controllato di alimento e ne campiona il respiro durante l’ingestione, rappresenta un buon compromesso tra qualità del dato e applicabilità pratica, pur avendo un costo elevato. Come il GreenFeed, anche gli sniffer si basano sulla visita volontaria dell’animale, e possono essere installati nella mangiatoia dei robot di mungitura o degli autoalimentatori, prelevando campioni di respiro durante l’ingestione. In questo caso il dato è espresso come concentrazione (in ppm).

I dispositivi laser costituiscono una soluzione più economica, ma risultano sensibili alle condizioni ambientali e forniscono misure espresse in ppm-m. Infine, i sistemi basati su gas traccianti, come l’esafluoruro di zolfo (SF6), consentono misurazioni continuative anche su animali al pascolo, ma sono metodi più laboriosi e invasivi. Camere respiratorie, GreenFeed e SF6 restituiscono un dato espresso in grammi al giorno.

Rispetto alle camere respiratorie (che forniscono misure molto accurate ma su pochi animali, per periodi limitati e con costi elevati), le altre tecniche permettono di raccogliere una grande quantità di dati, ma catturano solo alcuni momenti dell’intera biologia dell’animale.

In una situazione di questo tipo, il compromesso può essere trovato nel poter effettuare sullo stesso animale misurazioni ripetute, che permettano nel tempo di i) descrivere meglio la biologia reale del soggetto e ii) aumentare l’accuratezza delle stime genetiche. In questo modo, numerose misurazioni ripetute ottenute con strumenti meno costosi possono comunque permettere di raggiungere l’obiettivo di selezione.

Questo concetto viene supportato anche dalle elevate correlazioni fenotipiche osservate tra le diverse tecniche di misurazione e le camere respiratorie, ad indicare che, pur differendo nelle modalità di rilevazione, i dati raccolti condividono gran parte della variabilità biologica osservata. Inoltre, le correlazioni genetiche, seppur moderate, stimate finora tra i dati ottenuti da GreenFeed e quelli da sniffer suggeriscono che selezionare animali per un carattere abbia effetto anche sull’altro.

Integrare informazioni provenienti da tecniche diverse permette quindi di ampliare la popolazione di riferimento e aumentare l’affidabilità delle valutazioni genetiche.

Quando però la misura diretta delle emissioni risulta difficile o costosa da applicare su larga scala, è possibile aumentare ulteriormente la quantità di informazioni disponibili ricorrendo anche a fenotipi indiretti (o “proxy”), purché siano economicamente accessibili, rilevabili routinariamente e geneticamente correlati alle emissioni.

Tra i proxy più utilizzati rientrano l’ingestione, il peso corporeo, la composizione del latte e il microbioma. Particolare interesse sta emergendo per la spettroscopia del medio infrarosso del latte (MIRs) che, già impiegata di routine nei controlli funzionali, rappresenta una soluzione promettente per la stima su larga scala delle emissioni di metano.

La direzione è quindi chiara: combinare tecniche di misurazione differenti per ottenere più dati permette di migliorare le valutazioni genetiche e di ridurre progressivamente le emissioni di metano, migliorando al contempo l’efficienza produttiva e la sostenibilità degli allevamenti nel lungo periodo.

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