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Rompecabezas de décadas de la ecología de los animales del suelo resuelto


Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Gotinga ha descifrado el mecanismo de defensa de los hongos filamentosos. 


por la Universidad de Gotinga


Los mohos son una fuente de alimento preferida para animales pequeños. Como los hongos no pueden escapar de la depredación huyendo, producen metabolitos de defensa, lo que los hace tóxicos o desagradables. Después de décadas de investigación fallida, estos compuestos de defensa ahora han sido identificados. Los resultados fueron publicados en Nature Communications .

Los animales pequeños del suelo, como gusanos, colémbolos y ácaros, constituyen aproximadamente el 20% de la biomasa viva en el suelo. Desde la década de 1980, los estudios sobre defensa fúngica contra depredadores animales se han centrado en las micotoxinas. La toxicidad de las micotoxinas para los insectos ha sido documentada en numerosos estudios ; sin embargo, los intentos de probar la función ecológica de las micotoxinas en defensa contra la depredación han fallado. Los investigadores en Gotinga descubrieron que, en lugar de las micotoxinas, ciertos pigmentos fúngicos protegen a los hongos de la depredación. Estos pigmentos son producidos por muchos ascomicetos y pertenecen a la clase de naftopirones diméricos. Se estudió en detalle el pigmento rojo aurofusarina, que es producido por hongos del género Fusarium y por algunos géneros tropicales.

Los colémbolos y las larvas de insectos reconocieron y evitaron los alimentos modificados para contener aurofusarina. La prueba definitiva de la función ecológica de la aurofusarina se obtuvo con la ayuda de mutantes fúngicos en los que la síntesis genética de la aurofusarina fue interrumpida por la ingeniería genética. Los colémbolos, cochinillas y larvas de insectos aceptaron a los mutantes como alimento mientras evitaban las colonias de hongos con aurofusarina. Los experimentos de alimentación con diferentes especies de hongos y mutantes revelaron que la aurofusarina sirvió como el principal, o incluso único, compuesto de defensa en estos hongos. Los experimentos iniciales con otras bis-naftopironas, producidas por los géneros fúngicos Aspergillus y Penicillium, revelaron que también muestran actividad antifederante (es decir, inhiben la alimentación).

Rompecabezas de décadas de la ecología de los animales del suelo resuelto
Gusanos de la harina ofrecieron el moho Fusarium graminearum con Aurofusarin (derecha) y su mutante sin Aurofusarin (izquierda), prefieren el mutante. Crédito: Ruth Pilot

¿Por qué los bisnaftopirones repelen a los fungívoros? De acuerdo con la hipótesis de las micotoxinas , las bis-naftopironas deberían ser tóxicas. «No pudimos detectar ninguna toxicidad al alimentar los colémbolos con alimentos que contienen aurofusarina», explica Yang Xu, Ph.D. estudiante en Gotinga y primer autor del artículo. «Los animales sobrevivieron alimentándose de aurofusarina durante cinco semanas sin daño aparente. Por lo tanto, la aurofusarina parece ser un antifededant no tóxico».

¿Por qué la aurofusarina no ha perdido su efecto antifederante después de millones de años? Los fungicidas sintéticos a menudo pierden ineficiencia después de un par de años, y los químicos de defensa de las plantas no protegen a sus productores de herbívoros adaptados. ¿Por qué los animales del suelo no están adaptados a los productos químicos de defensa fúngica? «Una explicación puede estar en las grandes cantidades de químicos de defensa que se acumulan en los cultivos de hongos», explica el profesor Petr Karlovsky, jefe del Laboratorio de Investigación de Fitopatología Molecular y Micotoxinas. «Las mutaciones que conducen a la inactivación de los químicos de defensa o que reducen su unión a receptores (aún desconocidos) no abolirían el efecto de los químicos de defensa».

Rompecabezas de décadas de la ecología de los animales del suelo resuelto
Los cortes en el micelio fúngico de Fusarium graminearum (arriba a la derecha) con hojas de afeitar (izquierda) estimularon la síntesis del pigmento rojo Aurofusarina (abajo a la derecha). Crédito: Petr Karlovsky

Si se demuestra que esta hipótesis es correcta, la aurofusarina sería el primer ejemplo de un nuevo fenómeno en la ecología química : la prevención de la adaptación de los organismos objetivo debido a las concentraciones extremadamente altas de sustancias químicas de defensa.


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