Hormigas y química en las hojas de plantas tropicales

La presencia de hongos endófitos tiene un efecto químico en las plantas, que parece disuadir a patógenos y arrieras.

Entre los organismos en la naturaleza ocurren diversas relaciones químicas que para el ciudadano común pueden pasar desapercibidas, pero que son de gran interés para la ciencia.

Catalina Estrada, becaria posdoctoral del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI), es una investigadora colombiana que desde mayo de 2010 estudia en Panamá las interacciones entre plantas, hongos endófitos y hormigas cortadoras de hojas (arrieras).

Su equipo de trabajo, donde participan también los investigadores Sunshine Van Beal, Allan Herre, el becario posdoctoral Luis Mejía y varios universitarios, realiza bioensayos en el laboratorio de STRI en Gamboa para estudiar el rol de los hongos endófitos, entre ellos los del género Colletotrichum, en las plantas tropicales.

Los hongos son muy diversos y están en todas partes; aún hay muchos que no han sido descritos. Los endófitos son aquellos que viven en los tejidos de las plantas, como las raíces, hojas y el tallo, sin causar síntomas de enfermedad.

Para estimar cuántos hongos y de qué especies están presentes en una hoja, los científicos cortan pedacitos de aproximadamente 2x2mm, los esterilizan en la superficie y los ponen en un medio de cultivo estándar.

Al esterilizarlos se aseguran de que los hongos que crezcan eran los que estaban viviendo dentro de la hoja. Generalmente, hay uno o dos dominantes que crecen más rápido que otros.

Dentro de una misma hoja se han encontrado hasta 20 especies diferentes. Esto se debe a que en el aire hay esporas de muchas especies que pueden colonizar el tejido de las plantas en días o semanas.

Una dificultad para el estudio de los hongos es que al sembrar el mismo en diferentes medios puede verse diferente en su morfología o color, plantea Estrada. “Con las técnicas moleculares se ha empezado a descubrir que hongos que parecían ser de la misma especie en realidad son diferentes”.

HONGOS CONFIEREN PROTECCIÓN

Diversos estudios realizados en STRI y en otras instituciones, con varias especies de plantas y de hongos, han demostrado experimentalmente que las plantas que tienen hongos endófitos están mejor protegidas contra patógenos y contra las hormigas cortadoras de hojas que aquellas que carecen de esos hongos.

“Estamos tratando de averiguar los mecanismos detrás de esa protección. Por qué los patógenos son menos exitosos en infectar las plantas que tienen hongos viviendo dentro de ellas, y por qué las arrieras prefieren cortar hojas que no tienen endófitos adentro”, expresa Estrada.

Contrario a lo que comúnmente se cree, las arrieras no se comen las hojas, sino que las usan para alimentar un hongo que cultivan en su nido. Además, son capaces de detectar qué hojas tienen o no hongos endófitos, pero ¿cómo?

“Sabemos que ocurren cambios químicos en las hojas que las hacen menos apetecibles para las hormigas, pero no sabemos si es porque la planta está respondiendo al endófito (produciendo compuestos químicos) o porque es el endófito el que produce los químicos”.

La científica añade que se cree que tal vez los cambios que se producen en la planta por los endófitos pueden afectar al hongo que las hormigas cultivan, y no a las hormigas directamente, pero aún no lo saben con certeza.

Esta hipótesis se basa en el hecho de que la planta responde a la presencia de hongos produciendo antibióticos, y los hongos mismos también producen antibióticos para competir contra otros hongos. “Tal vez ese ambiente químico va a afectar al hongo que las hormigas cultivan”.

Cuando las hormigas empiezan a forrajear en las hojas, usan sus antenas y tocan la superficie, a veces las muerden y después “toman la decisión” de cortarlas o no.

“Hemos hecho un muestreo de los químicos sobre la hoja, dentro de la hoja y de los que ésta libera (volátiles) en plantas de pepino, y parece que los cambios son más bien dentro de los tejidos; es decir, que hay algo que las hormigas muerden y les sabe diferente”, explica Estrada.

Los investigadores extraen los químicos de las hojas utilizando solventes orgánicos y los impregan en discos de papel para hacer pruebas con las hormigas.

“Probamos discos con químicos de plantas que tenían hongos y con discos de plantas sin hongos, y las hormigas siguen escogiendo el papel de las plantas sin hongos”.

Los resultados de este tipo de estudio permiten evaluar la importancia de estos hongos en la ecología del bosque y su potencial para el control biológico. Es decir, conocer estas relaciones permitiría usar ciertos hongos como repelentes naturales.

“Luis Mejía y colaboradores han encontrado que al poner artificialmente esporas de hongos endófitos en las plantas de cacao se reducía el efecto de algunos patógenos de la fruta. “Esos endófitos fueron aislados de esas mismas plantas, es como darle una doble dosis de su propia medicina y así las plantas están mejor protegidas, sin usar químicos artificiales”, explica Estrada.

El propósito de estudiar microorganismos que crecen en las plantas es doble, añade la investigadora. Se busca encontrar microorganismos, como hongos y bacterias, que puedan usarse en control biológico, y además, se trata de encontrar sustancias químicas (como antibióticos) que sean efectivos para desarrollar medicamentos o para fabricar controles químicos de enfermedades y pestes en plantas.

Y en este aspecto, la alta biodiversidad de Panamá ofrece mucho potencial.

ICBG. Desde 1998, científicos de Stri, Indicasat y la Universidad de Panamá colectan hongos y bacterias de invertebrados marinos, plantas, suelos y de animales en busca de sustancias que tengan acción contra enfermedades como el cáncer y la malaria, como parte del proyecto ´Grupos Internacionales Cooperativos de la Biodiversidad´ (ICBG, por sus siglas en inglés) que se enfoca en la investigación, el descubrimiento de nuevos fármacos y la conservación de la biodiversidad.

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