Hormigas y hongos (y bacterias)

Una de las interacciones ecológicas más interesantes que se han descrito, es el mutualismos que establecen las hormigas forrajeras (Atta colombica), con un hongo (Agaricales), el cual es cultivado, en en jardines subterráneos dentro de los hormigueros. Las hormigas recolectan hojas que sirven de sustrato al hongo, que a su vez sirve de alimento para las hormigas; de esta forma, el jardín de hongos funciona como sistema digestivo externo para las hormigas. Sin embargo, recientemente se descubrió que dicho hongo es incapaz de degradar celulosa, el principal componente de los sustratos vegetales, mostrando que la interacción es más compleja de lo que se pensaba.

Las hormigas de la especie Atta colombica forman colonias de millones de trabajadores que recolectan cientos de kilogramos de hojas cada año, contribuyendo al de significativamente al ciclo del carbono en los trópicos.

Existe evidencia de que otros organismos (bovinos, termitas y osos panda), que tienen dietas fundamentalmente vegetales, son capaces de degradar la celulosa gracias a comunidades microbianas presentes en sus tractos digestivos; por lo tanto, Suen et al. (2010) plantearon la hipótesis de que la comunidad microbiana de los jardines de hongos, es la que degrada la celulosa en compuestos más sencillos que sí pueden ser digeridos por los hongos que luego sirven de alimento a las hormigas.

Para investigar esta hipótesis, los los científicos caracterizaron el repertorio genético de los microorganismos que viven en dichos jardines, es decir, obtuvieron la secuencia de todo el ADN que pudieron obtener de una colonia de hormigas en Panamá y se preguntaron si podían encontrar genes encargados de la degradación de celulosa. Se identificaron 69 genes diferentes que probablemente estén involucrados en este proceso, y más de la mitad de estos son de origen bacteriano, lo que sugiere que, al igual que en otros organismos, las hormigas requieren de estas bacterias para poder aprovechar su dieta.

Comparación del contenido génico de las comunidades microbianas en diferentes ecosistemas. A la izquierda se muestra el resultado considerando sólo la degradación de carbohidratos y a la derecha todo el contenido genético.

Los científicos luego se preguntaron qué tanto se parece esta comunidad microbiana a la de otros herbívoros, y encontraron que si consideras todo el contenido de los jardines de hongos, este se parece más al de otros suelos y lodos descritos previamente; sin embargo, cuando limitas la comparación a los genes encargados de degradar polímeros de carbohidratos (como celulosa), entonces los jardines de hongos son más parecidos al tracto digestivo bovino, mostrando que ambas comunidades se han especializado convergentemente hacia la degradación de sustratos vegetales.

El presente trabajo se suma al creciente número de reportes que señalan la importancia de las comunidades microbianas, incluso en procesos que se creían bien entendidos. Además, el estudio de los mecanismos naturales de degradación de sustratos vegetales, conlleva la promesa de que alguno de estos sistemas podría ser utilizado para la producción eficiente de biocombustibles.

Referencias:

• Suen et al. “An insect herbivore microbiome with high plant biomass-degrading capacity” (2010). PLoS Genetics 6(9): e1001129. doi:10.1371/journal.pgen.1001129.