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El intestino de las termitas guarda un secreto para descomponer la biomasa vegetal

Hongjie Li, investigador postdoctoral de la UW-Madison, fue el primero en observar de cerca el sistema simbiótico que une a las termitas con el hongo Termitomyces. Crédito: UW-Madison / James Runde

En el Edificio de Ciencias Microbianas de la Universidad de Wisconsin-Madison, los hábitos alimenticios increíblemente eficientes de una termita que cultiva hongos sorprenden incluso a quienes conocen bien el don natural del insecto para convertir la madera en polvo.


por la Universidad de Wisconsin-Madison


Según un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences , cuando la madera de álamo se somete a un tránsito corto de 3,5 horas a través del intestino de la termita, las heces emergentes están casi desprovistas de lignina. el polímero duro y abundante que da robustez a las paredes de las células vegetales. Como la lignina es conocida por ser difícil de degradar y sigue siendo un obstáculo costoso para las industrias de procesamiento de la madera, como los biocombustibles y el papel, la termita es la guardiana de un secreto muy buscado: un sistema natural para descomponer completamente la biomasa.

«La velocidad y la eficiencia con la que las termitas descomponen el polímero de lignina son totalmente inesperadas», dice John Ralph, profesor de bioquímica de la UW-Madison, investigador del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos (GLBRC) y experto en lignina. «La tentadora implicación es que este sistema intestinal tiene las claves para descomponer la lignina mediante procesos que son completamente desconocidos».

Hongjie Li, coautor del estudio, comenzó a estudiar las termitas como estudiante de posgrado en la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China. Ahora investigador postdoctoral en el laboratorio de Cameron Currie, profesor de bacteriología e investigador GLBRC de UW-Madison, Li fue el primero en mantener vivo este género de termitas en un entorno de laboratorio, y el primero en observar de cerca el sistema simbiótico que une a las termitas. con el hongo Termitomyces.

The entire process, as is often the case with social insects, is complex. Young termites, or young workers, collect and eat the wood. The termites’ fungal-laden feces then become an integral part of a fungal comb, a sponge-like structure the termites create within a protected chamber. On the comb, the fungi further degrade the wood until its simple sugars are ready, some 45 days later, to be consumed by old worker termites.

«Durante décadas, todo el mundo pensó que el joven trabajador no estaba haciendo nada, debido a la rapidez con que la madera pasa por su intestino», dice Li. «Pero después de observar las termitas en el laboratorio, supuse que había algunas funciones allí, ya que los hongos simplemente no pueden vivir en la madera en su uno».

Para explorar esas funciones, Li contó con la ayuda del coautor Daniel Yelle, un tecnólogo de investigación de productos forestales del Laboratorio de Productos Forestales del Departamento de Agricultura de los EE. UU. Y experto en sistemas fúngicos que degradan la madera.

«Este sistema es único porque el hongo y la termita no pueden vivir el uno sin el otro», dice Yelle. «Son simbióticos y trabajan juntos de manera muy eficiente para hacer cosas que los hongos no pueden hacer en la naturaleza. Juntos hacen todo más rápidamente».

El sistema puede ser simbiótico, pero los procesos involucrados en el tránsito intestinal, o los mecanismos por los cuales el intestino de las termitas logra escindir incluso las porciones de lignina más difíciles de escindir, aún se desconocen. La investigación futura se centrará en determinar qué enzimas o sistemas bacterianos podrían estar funcionando en el intestino. Si esa superenzima o proceso se puede replicar fuera de la termita, podría resultar en una mejora dramática en la forma en que procesamos la madera y fabricamos biocombustibles, mejorando la economía y reduciendo el uso de energía.

«Este es un gran ejemplo del valor de la investigación científica básica», dice Currie. «Estudiar cómo las termitas procesan la biomasa de las plantas en la naturaleza no solo nos ayuda a comprender nuestro mundo natural, sino que podría contribuir a nuestros propios esfuerzos para descomponer la biomasa».


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