Gijsbert Werner, becario postdoctoral y Stuart West, profesor de Biología Evolutiva, ambos en el Departamento de Zoología, explican el proceso de cooperación de las plantas, en relación con su nuevo estudio publicado en PNAS, que ha arrojado luz sobre por qué se rompen las relaciones de cooperación.
por Gijsbert Werner, Universidad de Oxford
Casi todas las plantas , invisibles para la mayoría de nosotros, forman interacciones subterráneas con microbios beneficiosos del suelo. Una de las más importantes de estas asociaciones es la interacción entre las raíces de las plantas y un tipo de hongos del suelo llamados hongos micorrízicos arbusculares.
Los hongos forman una red en el suelo y proporcionan a la planta minerales del suelo, como fósforo y nitrógeno. A cambio, los hongos reciben azúcares de la planta. Esta cooperación entre plantas y hongos es crucial para el crecimiento de las plantas, incluidos muchos cultivos. A veces, las plantas incluso obtienen hasta el 90% de su fósforo de estos hongos del suelo .
En colaboración con un equipo de investigadores internacionales, nos propusimos comprender mejor la cooperación entre plantas. Queríamos saber por qué algunas relaciones de las plantas con los hongos del suelo prosperan y otras colapsan.
Esto implicó analizar una gran base de datos de interacciones entre plantas y hongos que contiene miles de especies y utilizar modelos informáticos para reconstruir la historia evolutiva de la asociación . Descubrimos que, a pesar de haber cooperado con éxito durante más de 350 millones de años, las asociaciones entre plantas y hongos del suelo pueden romperse por completo.
Una vez que supimos que la cooperación entre plantas y hongos podría fracasar, quisimos entender cómo y por qué se rompe la relación. Descubrimos que en la mayoría de los casos las plantas reemplazaban los hongos con otro socio cooperativo que hacía el mismo trabajo, ya fuera hongos o bacterias diferentes. En los otros casos, las plantas habían desarrollado una forma completamente diferente de obtener los minerales necesarios; por ejemplo, se habían convertido en plantas carnívoras que atrapan y comen insectos.
Nuestro estudio muestra que a pesar de los grandes beneficios potenciales de la relación, la cooperación entre plantas y hongos se ha perdido unas 25 veces. Es una locura que una colaboración tan importante y antigua haya sido abandonada tantas veces. ¿Entonces porque paso esto?
Una explicación es que, en algunos entornos, otros socios o estrategias son fuentes más eficientes de nitrógeno o fósforo, lo que provoca una ruptura de la cooperación previamente exitosa entre plantas y hongos.
Por ejemplo, las plantas carnívoras se encuentran a menudo en turberas muy pobres en nutrientes. Incluso un antiguo hongo beneficioso, especializado en transportar eficientemente nutrientes a sus plantas asociadas, simplemente no puede hacer el trabajo allí. Entonces, las plantas evolucionan una forma diferente de obtener sus nutrientes: atrapando insectos.
El siguiente paso es descubrir en qué condiciones se encuentran las distintas estrategias de nutrientes. ¿En qué lugar de nuestro planeta las plantas guardan sus hongos originales? ¿A dónde van en busca de otra solución para obtener sus nutrientes? Otros trabajos se centran en la posibilidad de que algunos hongos evolucionen hasta convertirse en «tramposos»: se benefician de la asociación pero ya no contribuyen a ella y, en última instancia, provocan su ruptura.
Más información: Gijsbert DA Werner et al. El cambio de simbiontes y las estrategias de adquisición de recursos alternativos impulsan la ruptura del mutualismo, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2018). DOI: 10.1073/pnas.1721629115
