Qual é a interação entre vacas e bactérias que ajudam na digestão de celulose?

O mutualismo é uma relação harmônica interespecífica em que duas espécies se associam e se beneficiam dessa interação, que às vezes pode ser de dependência ou não. Por vezes chamado de mutualismo obrigatório, o mutualismo se diferencia da protocooperação pelo fato de que a sobrevivência das espécies envolvidas no mutualismo depende da interação entre ambas. A seguir iremos ver alguns exemplos de mutualismo.

Os líquens são constituídos por algas clorofiladas e fungos que vivem em estreita associação, sendo que as algas, por meio da fotossíntese, sintetizam matéria orgânica que o fungo utiliza como alimento. Por sua vez, o fungo consegue reter umidade e nutrientes que a alga utiliza, além de conferir proteção à alga. Esse mutualismo entre a alga e o fungo permite que os líquens sobrevivam em ambientes em que nem a alga e nem o fungo conseguiriam sobreviver sozinhos.

Outro exemplo de mutualismo ocorre entre as bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Rhizobium e as raízes das plantas leguminosas, formando as bacteriorrizas. Nessa associação, as bactérias fixam o nitrogênio encontrado na atmosfera necessário ao bom desenvolvimento da planta, enquanto que a planta fornece abrigo às bactérias. Há também as micorrizas, fungos que se associam a raízes de algumas plantas, sendo que os fungos contribuem com a absorção de nutrientes do solo, o que beneficia a planta, e a planta fornece aos fungos nutrientes orgânicos, numa relação de mutualismo.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Cupins também estabelecem uma relação de mutualismo com os protozoários, pois o cupim se alimenta de madeira, mas não consegue produzir as enzimas necessárias para a digestão da celulose, componente da madeira. Por esse motivo, o cupim possui protozoários que vivem em seu interior e são capazes de degradar a celulose e obter a energia necessária ao seu metabolismo. Essa relação também pode ser encontrada em ruminantes, como a vaca e a cabra, e bactérias que vivem em seu sistema digestório.

A anêmona do mar e o caranguejo paguro também estabelecem uma associação mutualística. Esse caranguejo tem o hábito de viver em conchas abandonadas de moluscos, e as anêmonas se instalam sobre essas conchas. Por ser provida de tentáculos cheios de substâncias urticantes, as anêmonas afugentam os predadores, conferindo uma maior proteção ao caranguejo, e a anêmona, por sua vez, que geralmente vive presa a rochas, pode expandir seu raio de ação alimentar, já que é levada para “passear” pelo caranguejo.

Mutualismo

Na natureza, todos os seres vivos estão intimamente ligados e relacionados; estreita é a interdependência entre animais e vegetais, nutrindo-se estes do húmus, utilizando-se do gás carbônico aqueles, tirando das plantas todos os elementos indispensáveis à vida.

Os microrganismos que habitam um ecossistema exibem diferentes tipos de associações ou interações. Algumas das associações são neutras ou indiferentes; outras são benéficas ou positivas; outras, ainda, são prejudiciais ou negativas.

O mutualismo é um exemplo de relação simbiótica na qual cada organismo recebe benefícios da associação. O modo pelo qual se manifesta esse benefício é variado. Cada uma das bactérias Lactobacillus arabinosus e Streptococcus faecalis produz um metabólito essencial, exigido pelo outro. Num meio quimicamente definido, desprovido de ácido fólico e de fenilalanina, ambos crescem porque:

• o Lactobacillus arabinosus produz o ácido fólico exigido pelo Streptococcus faecalis;
• o Streptococcus faecalis produz a fenilalanina requerida pelo Lactobacillus arabinosus.

Tendo em vista sua importância econômica, as associações dos microrganismos do leite e seus produtos têm sido intensivamente estudadas. As culturas iniciadoras consistem em flora mista, compreendendo, usualmente, a presença de Streptococcus lactis, de Leuconostoc dextranicum e de Leuconostoc citrovorum. O Streptococcus lactis fermenta a lactose até ácido cítrico que é, então fermentado pelos outros dois microrganismos, até a obtenção de compostos voláteis como o diacetil e o acetilmetilcarbinol. A associação é mutualística pois o Streptococcus lactis, sozinho, pode formar, apenas, pequenas quantidades de substâncias voláteis, ao passo que as duas espécies do gênero Leuconostoc não produzem essas substâncias se o pH do meio não estiver baixo.

Os estudos efetuados sobre o efeito da produção de ácidos na fermentação do citrato em culturas com os Leuconostoc mostraram que a maior produção de diacetil ocorre entre pH 4,1 e 4,4. Já que tais organismos não podem crescer no baixo pH necessário à formação dos produtos voláteis, torna-se necessário que seja atingida uma alta população antes que o pH caia até o nível inibitório.

Os animais ruminantes - bois, girafas, carneiros, cabras, veados, camelos - alimentam-se fundamentalmente de capim e de outras plantas herbáceas. O alimento ingerido - "cortado e logo engolido" - voltará à boca para ser remastigado - ruminado - e, então, novamente engolido.

Os estômago dos ruminantes apresentam-se dividido em quatro câmaras: pança ou rúmen, retículo ou barrete, folhoso ou ômaso, coagulador ou abômaso. O verdadeiro estômago é representado pela 4a câmara, sendo as três primeiras dilatações do esôfago.

A pança - com volume de 100 litros na vaca - funciona como um enorme recipiente com um sistema de cultura contínua, visto que o animal engole alimento que se mistura com a saliva e a flora microbiana que aí reside. O material colocado no rúmen é constituído de celulose, oriunda do pasto ou da forragem. Esses animais, contudo, não elaboram celulase, enzima exigida para a digestão da celulose.

Esta digestão se torna possível em virtude da presença de uma associação mutualística com bactérias e protozoários especializados. A pança contém uma população numerosa e diversificada de microrganismos - há dezenas de bilhões de micróbios por mililitro de rúmen líquido. Tais germes proporcionam as enzimas necessárias à degradação da celulose e à formação dos produtos finais que os mamíferos podem usar como alimento.

As bactérias típicas do rúmen são anaeróbias obrigatórias - gêneros Bacteroides, Ruminococcus, Streptococcus, Succinimonas, Selenomonas, Methanobacterium etc. Há, ainda, grande número de protozoários ciliados que coabitam na mesma câmara - Entodinium, Diplodinium, Isotrichia - os quais são os predadores dominantes do rúmen, alimentando-se, continuadamente, da flora bacteriana.

Característica muito importante do meio ambiente do rúmen é a constância de alimento disponível para os microrganismos, o que se deve aos hábitos alimentares dos ruminantes. As atividades metabólicas dos germes celulolíticos levam à formação de celobiose e de glicose. Tais produtos são metabolizados por outros microrganismos, com a produção de dióxido de carbono, metano e uma mistura de ácidos graxos (usados como fontes energéticas para o animal).

Os microrganismos existentes no rúmen também funcionam na digestão e outros carboidratos complexos, tais como o amido e a pectina, assim como na digestão de carboidratos solúveis, de proteínas e de lipídios. Além dessas funções digestivas, os germes do rúmen sintetizam aminoácidos, proteínas e vitaminas usadas pelo hospedeiro, assim como por algumas espécies da microflora da pança.

As vacas, assimilando as proteínas bacterianas, podem produzir um leite rico em proteínas, mesmo comendo predominantemente carboidratos. Há vantagens em adicionar sais de amônia à ração desses animais, pois além de aumentar o teor proteico do leite, o processo é muito mais barato do que uma ração com proteínas.

Após passar um tempo na pança e no barrete, o alimento é compactado e regurgitado de volta à boca - inversão involuntária do peristaltismo do esôfago - sendo calmamente mastigado (ruminação). Quando for novamente engolido, passa diretamente para o ômaso (3a câmara) - o que é possível pela existência de uma prega longitudinal na parede do esôfago. Aí continua a fermentação, além da ação mecânica, sobre o alimento que irá para a última câmara (coagulador).

É no coagulador que atua o suco gástrico, digerindo os alimentos, e ainda boa quantidade das bactérias mutualísticas. Portanto, além de garantirem a digestão da celulose pela enzima celulase que produziram, essas bactérias, quando digeridas, fornecem ainda as substâncias que sintetizaram - aminoácidos, proteínas e vitamina B12.

Qual é a relação ecológica entre as bactérias e a vaca?

Como essa comunidade de microrganismos contribui para que ocorra a digestão da celulose nos bovinos?

Como funciona o sistema digestivo da vaca?

Qual é a importância de alguns microrganismos para os animais ruminantes?