por Friederike Gawlik, Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI)
El hongo del suelo Mortierella alpina tiene el potencial de hacer que la agricultura sea más ecológica y sostenible: el hongo produce moléculas bioactivas llamadas malpininas, que podrían proteger a las plantas de los gusanos destructores. Un equipo de investigadores de Jena ha podido comprender y describir por primera vez su modo de acción. El estudio fue publicado en el Journal of the American Chemical Society .
La historia comienza bajo nuestros pies: el suelo no es solo un hábitat complejo, sino también un campo de batalla en el que los diminutos nematodos luchan contra los hongos y las raíces de las plantas. La agricultura, en particular, sufre las consecuencias. Por temor a las pérdidas de cosechas, los gusanos se controlan tradicionalmente con pesticidas químicos. Sin embargo, estos son cada vez más criticados por su potencial daño al suelo y al agua. De cara al futuro, es necesario encontrar alternativas para una agricultura sostenible .
A diferencia de nosotros, los humanos, el hongo del suelo Mortierella alpina conoce desde hace tiempo un truco natural contra los nematodos: produce moléculas especiales que dificultan la vida a sus depredadores. Estos productos naturales tensioactivos se denominan malpininas y actúan como detergentes naturales.
«Estudios anteriores ya habían demostrado que el hongo puede combatir a los nematodos, pero el mecanismo molecular de acción que lo sustentaba aún era desconocido. Queríamos dilucidarlo», explica la primera autora, la Dra. Hannah Büttner, del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones (Instituto Hans Knöll, Leibniz-HKI).
La Mortierella alpina, que se encuentra principalmente en el suelo de las regiones templadas y frías, podría ser una clave para la agricultura sostenible. «Si descubrimos exactamente cómo actúa la Mortierella contra los nematodos, quizá podríamos utilizar este hongo específicamente como agente de control biológico contra los patógenos de las plantas «, afirma Büttner, que acaba de finalizar con éxito su tesis doctoral.
Para el estudio, los científicos investigaron el efecto de las malpininas en los nematodos modelo. Para rastrear los productos naturales que viven en los nematodos, utilizaron técnicas de imagen como la microscopía de fluorescencia y la espectroscopia Raman en cooperación con Constanze Schultz del vecino Instituto Leibniz de Tecnología Fotónica.
«Pudimos observar cómo las malpininas se acumulaban específicamente en el tracto digestivo de los gusanos», explica Büttner. «Sin embargo, los nematodos no morían inmediatamente, sino que dejaban de alimentarse. Esto condujo finalmente a un control lento pero efectivo de los gusanos».
La estructura química de las malpininas es particularmente notable y es la que hace posible su efecto vermífugo. En este caso, un componente especial es decisivo: el inusual aminoácido deshidrobutirina.
«La deshidrobutirina tiene un doble enlace reactivo y, por lo tanto, podría reaccionar con moléculas esenciales para el funcionamiento del intestino de los nematodos «, explica el coautor Johannes Raßbach, del Instituto de Farmacia de la Universidad Friedrich Schiller de Jena. Estas reacciones podrían, por ejemplo, alterar importantes procesos enzimáticos en el tracto digestivo de los parásitos o alterar la estructura de la membrana.
Los experimentos han demostrado que las variantes de malpininas en las que se ha sustituido el aminoácido por una estructura menos reactiva pierden totalmente su efecto. «Esto indica que precisamente esta estructura es esencial para la actividad biológica. Sin ella, el compuesto es ineficaz», afirma Raßbach.
Los investigadores sospechan que su estructura única permite a las malpininas penetrar en el cuerpo de los nematodos y tener allí un efecto específico.
Los resultados del estudio podrían contribuir a una agricultura sostenible. Los pesticidas químicos siempre suponen ciertos riesgos para la salud y el medio ambiente. Por otro lado, las alternativas naturales como las malpininas podrían ser soluciones respetuosas con el medio ambiente, sobre todo porque los hongos Mortierella suelen estar asociados a un suelo sano.
«La Mortierella se utiliza desde hace mucho tiempo en biotecnología, por ejemplo para la producción de alimentos para bebés. Sin embargo, para poder utilizarla de forma segura y eficaz en la agricultura, primero debemos investigar más sobre el hongo», subraya Raßbach.
Más información: Hannah Büttner et al, Beneficial Soil Fungus Kills Predatory Nematodes with Dehydropeptides Translocating into the Animal Gut, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c12989
