Varianti geniche nei recettori vomeronasali per i feromoni e QTL intorno a geni comportamentali e del metabolismo dei grassi associati a un’efficienza alimentare alterata nel bestiame

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Alimentare le vacche da latte è uno dei costi più alti per una fattoria ed è una fonte importante di gas serra. Se le vacche potessero trasformare la stessa quantità di mangime in più latte — oppure produrre lo stesso latte con meno mangime — gli allevatori risparmierebbero denaro e l’ambiente trarrebbe beneficio da nutrienti meno sprecati e da emissioni inferiori. Questo studio esplora perché alcune vacche sono naturalmente più “parsimoniose” nel consumo rispetto ad altre, concentrandosi su piccole differenze nel loro DNA che potrebbero influenzare appetito, comportamento e il modo in cui il loro organismo gestisce i grassi.

Misurare quali vacche sono consumatrici parsimoniose

Per capire l’efficienza alimentare, i ricercatori hanno usato una misura chiamata consumo residuo di mangime, o RFI (residual feed intake). Piuttosto che limitarsi a contare quanto mangia una vacca, l’RFI confronta quanto mangime una vacca consuma effettivamente con quanto ci si aspetterebbe che ne necessiti, dato il suo peso corporeo e la produzione di latte. Le vacche che mangiano meno del previsto per la loro taglia e produzione hanno RFI negative e sono considerate più efficienti. Quelle che mangiano più del previsto hanno RFI positive e sono meno efficienti. Questo approccio permette agli scienziati di individuare animali che sprecano meno mangime senza favorire semplicemente vacche che producono più latte.

Combinare mandrie per rivelare geni nascosti

Trovare geni che influenzano un tratto complesso come l’efficienza alimentare richiede di solito un grande numero di animali. Studi precedenti spesso si sono basati su mandrie di ricerca relativamente piccole e isolate, limitando le differenze genetiche che potevano essere rilevate. In questo lavoro il team ha unito misure dettagliate del consumo e dati del DNA di bovine Holstein in due paesi, Stati Uniti e Israele. Accorpando queste mandrie distinte hanno aumentato sia il numero totale di vacche sia la varietà di versioni geniche presenti. Questa analisi congiunta ha scoperto 14 posizioni nel genoma in cui piccole variazioni del DNA erano fortemente correlate a differenze nell’RFI, suggerendo che queste regioni contengono geni che influenzano l’efficienza con cui le vacche utilizzano il mangime.

Olfatto, segnali sociali e gestione dei grassi

Quando gli scienziati hanno esaminato i geni vicini a questi 14 marcatori di DNA, sono emersi tre temi. Primo, un hotspot conteneva un compatto raggruppamento di recettori per i feromoni — molecole nel cosiddetto sistema vomeronasale che aiutano gli animali a percepire segnali chimici dall’ambiente e dagli altri animali. Ricerche precedenti avevano suggerito che l’olfatto e i feromoni possono influenzare appetito e comportamento alimentare nei mammiferi. Qui, un gene recettore specifico chiamato VN1R1 mostrava diverse varianti, comprese forme interrotte o tronche della proteina. Secondo, vicino ad altri marcatori sono stati trovati geni legati a risposte sociali e comportamentali, suggerendo che il modo in cui una vacca reagisce all’ambiente e ai compagni di mandria potrebbe plasmare in modo sottile le sue abitudini alimentari. Terzo, marcatori adiacenti a geni coinvolti nel metabolismo dei grassi indicano che il modo in cui una vacca immagazzina e brucia i grassi è anch’esso collegato all’efficienza alimentare.

Un recettore danneggiato e un’alimentazione sprecona

Per verificare se VN1R1 conta davvero per l’efficienza, il team ha approfondito i dati del genoma completo di popolazioni bovine aggiuntive, inclusi tori Holstein-Friesian irlandesi la cui efficienza alimentare era già nota. Hanno identificato cambiamenti chiave nel gene VN1R1 che fanno sì che la proteina recettore venga troncata — essenzialmente una versione non funzionante. Una troncatura in particolare, che produce un frammento di 89 amminoacidi invece del recettore completo, risultava significativamente più comune negli animali con RFI elevata e sfavorevole. In altre parole, gli animali con un VN1R1 integro tendevano a essere più bravi a trasformare il mangime in latte, mentre quelli con la versione danneggiata tendevano a mangiare più del necessario. Sorprendentemente, queste forme tronche erano frequenti nelle Holstein americane, israeliane, irlandesi e neozelandesi, suggerendo una lunga tensione nelle pratiche di selezione tra tratti diversi, come elevata resa di latte contro pura parsimonia nel consumo.

Cosa significa per le fattorie del futuro

Per i non specialisti, il messaggio chiave è che l’efficienza alimentare non dipende solo dalla taglia di una vacca o da quanto latte produce; riflette anche come il suo cervello percepisce il cibo e i segnali sociali, e come il suo corpo gestisce i grassi. Questo studio fornisce prove preliminari che i geni coinvolti nella percezione chimica — in particolare il recettore dei feromoni VN1R1 — così come geni legati al metabolismo dei grassi, contribuiscono a determinare quanto efficientemente le vacche usano il mangime. Sebbene il lavoro sia esplorativo e richieda conferme su mandrie più ampie, apre a possibilità pratiche. In futuro gli allevatori potrebbero testare tori e vacche per versioni sfavorevoli di VN1R1 e di geni correlati, selezionando animali consumatori più efficienti. Tale selezione genetica, combinata con i programmi di allevamento esistenti, potrebbe ridurre i costi del mangime per gli allevatori e abbassare l’impronta ambientale della produzione di latte.

Citazione: Shirak, A., Yang, L., Bhowmik, N. et al. Gene variants in the pheromone vomeronasal receptors and QTLs around behavioral and fat metabolism genes associated with altered feed efficiency in cattle. Sci Rep 16, 7430 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37314-3

Parole chiave: efficienza alimentare, bovini da latte, consumo residuo di mangime, recettori dei feromoni, selezione genetica