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ORIGEN DEL CNCPS
El CNCPS se originó en 1978. En 1977 llegaron a Cornell el Dr. Danny Fox de la
Universidad Estatal de Michigan y el Dr. Charles Sniffen de la Universidad de
Maine. El Dr. Fox venía con la experiencia de haber trabajado con el Dr. Roy Black
en el desarrollo de un modelo de manejo nutricional en ganado de carne, y el Dr.
Sniffen se involucró inmediatamente con el Dr. Fox en las actividades del
modelaje.
Danny y Charlie discutieron el desarrollo de modelos nutricionales. Danny señaló
que el NRC estaba muy limitado en las áreas de actividad animal y factores
ambientales, cuando lo aplicaba con las actividades de los sistemas de vaca-cría y
engorda en corral de la industria de la carne. Charlie coincidió en que la industria
de la leche sufría de los mismos problemas. Además, señalaron que había
suficiente información para desarrollar sub modelos sensibles a los factores
ambientales y a la actividad del animal.
También observaron que, había una gran variación en el valor nutricional de los
forrajes y subproductos utilizados en la alimentación del ganado, y que además,
las ecuaciones utilizadas para predecir el valor nutricional de los forrajes eran
inadecuadas.
Danny y Charlie sintieron que era importante para la industria bovina desarrollar
un modelo integral que capturara mejor la dinámica del comportamiento animal.
Durante este período, el Dr. Mertens vino de la Universidad de Georgia a Cornell
para trabajar específicamente en el área del modelaje con los Drs. Oltenacu y
Sniffen. Él había estado muy activo en desarrollar modelos ruminales con el Dr.
Ely, también en Georgia, y contribuyó con la idea de pensar en una aproximación
mecanística en el desarrollo de los modelos. Por tanto, se decidió iniciar con el
desarrollo de un sub modelo mecanístico del rumen. El modelo se convirtió tan
complejo que hubo que usar la Super Computadora de Cornell. Finalmente,
después de tres años, se dieron cuenta que había poca información en muchas
áreas que hubo que echar marcha atrás, y desarrollar un modelo empírico con
algunos componentes dinámicos que fueran manejables.
Durante este período se contrató a un programador para desarrollar un modelo de
nutrición aplicada que pudiera correr en una computadora Radio Shack Model I.
Danny y Charlie empezaron con el sub modelo ruminal, y Larry Chase y Charlie
trabajaron con la parte aplicada en campo basados en la última versión del NRC.
El primer CNCPS fue escrito en lenguaje Basic en una computadora Radio Shack.
Solo operaba para vacas lactantes y tenía ecuaciones de tasas de pasaje que
respondían muy bien aun en condiciones de invierno. Más adelante, los Drs.
Sniffen y Chalupa se involucraron en el desarrollo del sub modelo para proteína.
Toda esta actividad, llamó la atención de las instancias estatales y federales, y
apoyaron los esfuerzos del desarrollo de un modelo para toda la granja que
incluyera clima, cultivos, maquinaria, nutrición y manejo. Este concepto constituyó
el núcleo de la filosofía de aplicar la biología a las condiciones de campo.
Danny y Charlie decidieron entonces que era absolutamente necesario desarrollar
un modelo para grandes rumiantes que:
1. Sea fácilmente modificado por los científicos conforme el modelo vaya
evolucionando.
2. sea relevante y útil en el campo.
3. Las variables que entran al modelo sea medibles y obtenibles.
4. El modelo debe estar basado en investigación documentada.
5. Que el modelo pueda ser compartido con cualquier interesado.
Con estos objetivos en mente, se decidió que el modelo usara la tecnología de
hojas de cálculo, ya que estas pueden ser usadas en computadoras personales y
pueden ser entendidas por mucha gente. Se decidió que se necesitaba desarrollar
un sistema de análisis de alimentos accesible a nuestros laboratorios. Dr. Van
Soest proveyó las respuestas a esta necesidad, con el apoyo de estudiantes de
postgrado. El Dr. Van Soest, usando datos de decaimiento de proteína con
proteasas
en
muchos
alimentos,
observo
que
había
varias
fracciones
nitrogenadas. Más tarde, él determinó las tasas de degradación de cada una de
estas fracciones nitrogenadas y sugirió que el sistema detergente pudiera ser
utilizado como un paso inicial para estimar estas fracciones.
Peter razonó que posiblemente la proteína insoluble en detergente neutro sin el
uso de sulfito de sodio pudiera tener una lenta degradación en el rumen y pudiera
estar correlacionada con la fracción proteica de lenta degradación ruminal. Él más
tarde pensó que la proteína soluble en detergente neutro pudiera tener una tasa
de degradación más rápida. Esta fracción fue además dividida, usando una
extracción de una hora con una solución amortiguada de Borato fosfato. El
razonamiento aquí fue que la proteína soluble en buffer pudiera ser rápidamente
degradada en el rumen. Esta fracción fue además dividida en proteína verdadera,
usando ácido tricloroacético al10% para precipitar proteína verdadera y cadenas
largas de péptidos, y el sobrenadante presumiblemente sea nitrógeno no protéico.
La proteína indisponible se asume sería la proteína insoluble en ácido detergente.
La resta de esta proteína de la fracción insoluble en detergente neutro definiría la
proteína de lenta degradación. Aunque el Dr. Van Soest enfáticamente sugirió que
este sistema necesitaba verificarse. Esto fue entonces el nacimiento del Sistema
de Proteínas Netas.
Rápidamente resultó obvia la necesidad de expandir el concepto. Había datos muy
limitados sobre cinética de pasaje y producción microbiana. El Dr. Van Soest
sugirió la ecuación: Digestión de una fracción = Fracción * (Kd/(Kd+Kp)). El Dr.
Mertens y en aquel entonces su estudiante de postgrado el Dr. Michel Allen
propusieron la aplicación de una fase lag a la ecuación y la importancia de
predecir tasa de pasaje. El Dr. Russell expandió aun más este concepto y
desarrollo un sub modelo microbiano con dos fracciones, fibra y almidón/azúcar.
Este modelo fue único al reconocer que los microbios tienen requerimientos de
mantenimiento que pueden estar influenciados por su ambiente y que ellos tienen
una tasa de crecimiento que también es única de acuerdo al tipo de
microorganismo. Este sub modelo estableció la base para evolucionar a un
modelo más complejo que pudiera generar ácidos de la fermentación y diferentes
nichos de microorganismos. El hecho de que el crecimiento microbiano es una
función de los CHOs degradados, hizo necesario expandir el modelo para incluir
un sub modelo de CHOs. Este fue el punto en que el Sistema de Proteína Netas
se convirtió en Sistema de Carbohidratos y Proteínas Netas o El Sistema de
Carbohidratos y Proteínas Netas de Cornell (CNCPS por sus siglas en inglés). Los
laboratorios comerciales ya usaban el sistema detergente, solo tuvieron que
agregar el análisis de lignina para determinar las fracciones que requería el
modelo. El “almidón” y los “azúcares” estaban incluidos en la fracción NFC
(carbohidratos no fibrosos) porque no había metodología de análisis para estas
fracciones. En realidad la fracción “azúcares” eran los ácidos orgánicos mas
azúcares y la fracción “almidón” era almidón + fibra soluble + ácidos metabólicos
de la planta. Rápidamente los laboratorios implementaron las técnicas de análisis
para estas fracciones aunque con mucha controversia. Todas estas ideas se
integraron dentro del modelo animal desarrollado por Danny acoplado con el sub
modelo ambiental. Hasta este punto, no había un modelo viable de tasa de pasaje.
El Dr. Chalupa sugirió que se usara la ecuación de pasaje de líquidos desarrollada
por Essi Evans en Canadá y las ecuaciones de pasaje de sólidos desarrollada por
Daniel Sauvanant del INRA en Francia. La ecuación para sólidos fue modificada
para incluir el concepto de FDN efectiva de Mertens y la función de gravedad
específica y tamaño de partícula de Welch de la Universidad de Vermount.
Se decidió expandir el modelo a que incluyera aminoácidos. Al grado de
determinar AA degradables en el rumen y AA no degradables en rumen de cada
una de las fracciones de proteína, A, B1, B2, B3, y C. Sin embargo, esta
aproximación no fue posible por la falta de información y los costos de los análisis.
Bill Chalupa solo incluyó los requerimientos de Lisina y Metionina como % de la
proteína metabolizable. Este paso fue significativo, y Schwab lo incluyó en la
versión 2001 del NRC.
A este punto, hubo la necesidad de publicar el trabajo hecho hasta entonces. En el
Journal of Animal Science aparecieron las publicaciones de Fox et al, 1992,
Sniffen et al, 1992, Russell et al, 1992, y O’Connor et al, 1993.
Este fue el inicio de dos aproximaciones: el CNCPS de Cornell y el CPM de Penn.
De acuerdo como se iba generando información se fueron liberando las versiones
de CNCPS 3, 4, 5 y 6. La primera generación de coordinadores del desarrollo
(Fox, Sniffen, Van Soest, Russell, Chalupa) ya se retiraron, aunque siguen
contribuyendo ahora como usuarios (a excepción de James Russell, Q.E.P.D.). Se
espera que la siguiente generación (Larry Chase, Alice Pell, Mike Van Amburgh,
Luis Tedeschi, Tom Tylutki entre otros) continúen con el esfuerzo y tengan la
visión de traer a otros científicos a la mesa para trabajar con ellos.
Uno de los aspectos más interesantes es el impacto que ha tenido el CNCPS en la
industria de la carne y de la leche. El esfuerzo del modelaje ha ayudado a
identificar la falta de conocimiento en muchas áreas. La investigación en
consecuencia se volvió más directa y eficiente.
En algún punto el modelo será completamente mecanístico y con robustas bases
biológicas.