El rumen es una estructura similar al estómago del sistema digestivo de ciertos animales que se caracteriza como una cámara pre-digestiva en la que viven microorganismos simbióticos críticos para iniciar la descomposición de la dieta específica del animal. Comúnmente llamado barriga, los animales que poseen esta anatomía se llaman rumiantes, y la mayoría son herbívoros cuyo requerimiento de carbohidratos en la dieta es suministrado por plantas que son difíciles de digerir. Se sabe mucho acerca de los diversos organismos que residen dentro de un rumen y sus funciones químicas en el proceso digestivo, en parte porque muchos animales rumiantes, como vacas y ovejas, son ganado comercial importante en muchas partes del mundo.
“Reticulorumen” es el término dado al primer órgano interno del tracto digestivo de un rumiante. Por lo general, es muy grande (el rumen de una vaca puede tener una capacidad de más de 25 galones (94,6 litros)) y su cámara de retículo contigua es aproximadamente una décima parte más grande. Aunque el revestimiento interno de los dos difiere, tienen una función singular: almacenar la materia vegetal masticada mientras billones de bacterias, protozoos unicelulares y otros microbios lo descomponen, tanto para su propio consumo como para el huésped.
Cuando la hierba y otras plantas se mastican parcialmente con saliva y se tragan por el tubo de la garganta del esófago, las contracciones de las ondas musculares del rumen empujan la materia hacia el reticulorumen, que continúa contrayéndose rítmicamente y, por lo tanto, agita la comida. Con el intestino lleno, el animal típicamente descansa, regurgita, vuelve a masticar y traga nuevamente el material ingerido en un proceso llamado rumia, comúnmente llamado “masticar el bolo”. Esto se repite a lo largo, con un poco de ganado que pasa hasta seis horas al día masticando continuamente. Cuando se descompone lo suficiente, la comida pasa a una cámara llamada omaso, que la bombea al verdadero estómago del animal, una pequeña cámara llamada abomaso.
El rumen funciona de una manera bastante análoga a la papelera de un jardinero. En su interior hay una estera de recortes de plantas fibrosas compuestas de una gran cantidad de celulosa, una larga cadena de moléculas de azúcar que se separa por una enzima llamada celulasa, que es secretada por bacterias. Algunas de estas son consumidas por las bacterias, y otras bacterias usan los azúcares simples para iniciar la fermentación, descomponiendo las proteínas vegetales en ácidos grasos, como el lactato de aminoácidos necesario para la producción de leche del animal huésped. Algunos de estos nutrientes esenciales son absorbidos por el revestimiento capilar del reticulorumen directamente en el torrente sanguíneo.
Están involucradas varias especies de bacterias, clasificadas como fibrolíticas, amilolíticas y proteolíticas, en función de su digestión de carbohidratos complejos, azúcares simples y proteínas, respectivamente. Los protozoos unicelulares digieren los tres, principalmente al consumir bacterias. Los hongos son menos numerosos, pero son importantes para romper los enlaces químicos entre la celulosa y los sustratos de las plantas que no son carbohidratos. Alrededor del 3 por ciento de la masa microbiana son arqueas, un tipo de bacteria anaeróbica que metaboliza los desechos de hidrógeno y dióxido de carbono de los otros organismos en metano. Junto con el material vegetal eventualmente licuado, muchos de estos microorganismos también son digeridos inevitablemente por el huésped rumiante por sus vitaminas, minerales y otro contenido de nutrientes.
El metabolismo del rumen es una forma eficiente de extraer la energía del azúcar en los carbohidratos de una dieta de celulosa. Los animales rumiantes albergan microbios gástricos simbióticos que producen las enzimas requeridas y se les suministran los nutrientes y el ambiente necesarios para que crezcan y se multipliquen. Sin embargo, la respiración anaeróbica microbiana y la fermentación de la dieta tienen un subproducto no deseado. Se estima que una sola vaca exhala 74 galones (280 litros) de gas metano de efecto invernadero cada día a través de un proceso llamado eructos, también conocido como eructos.