Hongos micorrizógenos y plantas: ¿una relación simbiótica ancestral?

Ramón Zulueta Rodríguez, Liliana Lara Capistrán y Dora Trejo Aguilar

aunque el vocablo simbiosis fue acuñado por Anton de Bary en 1873 al advertir que un líquen era un extraño ser integrado por la unión de uno o más hongos con una o más algas verdes o azul-verdes, en realidad es muy difícil ignorar la simbiogénesis de Charles Darwin, ya que a pesar de las limitaciones científico-tecnológicas de su época y de la omisión de términos como “cooperación”, “asociación”, “colaboración”, “interacción” y otras similares, en su obra de 1859 El origen de las especies, fue capaz de teorizar coherentemente el cambio biológico a través del tiempo, y hoy día es innegable reconocer que la estrecha conexión entre distintos organismos constituye un factor de primordial trascendencia en su evolución sobre la faz de la tierra.
En cuanto a los eventos de perfeccionamiento fisiológico y supervivencia en plantas y hongos micorrizógenos se refiere, parece ser que, no obstante que la formación de nuevas especies de microorganismos se detuvo en algún momento del periodo Cretácico, los ajustes adaptativos ocurridos desde hace varios millones de años se consumaron y fueron imprescindibles para el preámbulo de una larga historia coevolutiva iniciada desde el momento en que su relación mutualista favoreció la conquista paulatina de paisajes, en aquel entonces inhabitados, hasta la conformación de todos los ecosistemas del mundo.
Si bien durante mucho tiempo se creyó que los hongos provenían de alguna especie de alga cuya capacidad de generar su “alimento” a partir de la luz (fotosíntesis) se había perdido, los análisis moleculares indican la presencia de algas verdes y de las principales cepas de hongos desde hace unos mil millones de años.

Aun así, para contextualizar la importancia de los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) bajo un enfoque eco-evo –que es un punto de vista utilizado para explicar las huellas de la evolución celular de tales hongos en la adaptación de las especies–, los especialistas consideran a estos seres microscópicos como las primeras entidades pluricelulares vivas de la naturaleza, lo cual se considera un rasgo fundamental que posibilitó la diferenciación de tejidos y órganos en plantas y animales. Además, se tienen registros que señalan a los hongos como los pr imeros organismos eucar ióticos que salieron de los mares, hicieron una estadía crucial en tierra firme, y facilitaron el establecimiento posterior de la vegetación. Por consiguiente, la simbiosis micorrizógena pudo ser un requisito indispensable para asegurar su multiplicación exitosa.
De este modo, y quizá desde entonces, comenzó su influjo sobre la atmósfera primitiva e inició la evolución de las especies. Sin embargo, es pertinente aclarar que estudios recientes demostraron que hay una mayor afinidad y parecido entre los hongos y los animales, que entre aquellos y las plantas, a tal grado que sus mecanismos de especiación y líneas de especialización debieron ser muy diferentes en el tiempo y en el espacio. En consecuencia, una teoría bastante aceptada es aquella que afirma que los hongos se desarrollaron a partir de células flageladas o protozoarios.
Hasta hace poco se infería la aparición de hongos simbióticos desde la Era Proterozoica o comienzos de la Era Paleozoica (periodo Devónico, donde el aumento de la vegetación en la corteza terrestre fue explosivo), mas lo cierto es que su “rastro biológico” se entrevió tras el descubrimiento de fósiles microscópicos en sedimentos de la Antártida que se remontan al Triásico y sugieren su proliferación desde hace unos 215 millones de años, en el Mesozoico temprano.
Posteriormente, se hizo un análisis filogenético para identificar la procedencia de los caracteres recibidos de sus antecesores más remotos, detectándose que las primeras relaciones simbióticas se llevaron a cabo entre un hongo extraño (Geosiphon pyriformis), aún presente en parches fangosos de algunos campos alemanes, y unas cianobacterias (Nostoc puncti - forme), que todavía se hallan en arroyos y ríos de España.
Así que con el único afán de precisar la evolución y variación morfológica de los HMA en la Tierra, se recurrió al análisis de marcadores moleculares, mismo que dató su origen entre 462 y 353 millones de años, y la aparición y separación de algunas de sus familias en el Paleozoico tardío hace 250 millones de años.
En años recientes, diversas exploraciones paleomicológicas han permitido deducir que durante la Era Paleozoica hubo al menos dos acontecimientos cuya paulatina trascendencia en el mundo de los hongos micorrizógenos resulta incuestionable.

El primer suceso fue que en el Ordovícico las plantas iniciaron la invasión de las tierras emergidas, pero fue hasta el Silúrico (438-408 millones de años) cuando se les encuentra asociadas a los oomicetos, invertebrados marinos y, lo más notable, hifas fúngicas de presuntos ascomicetos asociados a microartrópodos en entornos terrestres.
El segundo suceso fue el hallazgo de que el primer género con potencialidad simbiótica fue Glomus, al poner en práctica sus habilidades colonizadoras con plantas como Aglaophyton major (Figura 2a) y Asteroxylon mackiei (Figura 2b), en las cuales se encontraron rastros de estructuras casi idénticas a sus actuales esporas y vesículas.
Y fue precisamente mientras comenzaba la diversificación de la vegetación cuando aparecen en escena los arbúsculos (Figura 3a y 3b), que son ramificaciones dicotómicas de las hifas invasoras formadas dentro de las células colonizadas de una raíz, por lo que hasta el momento se asume que el papel fundamental de esta interfase es el de facilitar el intercambio bidireccional de nutrimentos entre plantas y hongos. Luego entonces, se presume que la asociación simbiótica fue una estrategia innovadora para asegurar el éxito invasivo de las plantas primitivas en la superficie terrestre y, al mismo tiempo, la oportunidad de los HMA para propagarse sobre tierra firme, tal y como lo demuestran los registros fósiles de hace aproximadamente 370 millones de años hallados en Rhynie, Aberdeen (Escocia).
No obstante, la microscopía electrónica de barrido y de transmisión se ha convertido en una herramienta de precisión utilizada por los paleomicólogos para conseguir en los paleoecosistemas mejores evidencias de esporas que aseguran una historia larga y estable de los HMA durante los últimos 400 millones de años.
Desde entonces, la formación de micorrizas ha continuado y ha alcanzado un estatus que en la mayoría de los casos representa el estado natural del crecimiento de entre 225 mil y 240 mil especies de plantas, en las que la presencia y asociación con estos microorganismos aún sigue siendo vital en suelos donde las raíces no tienen la capacidad requerida para absorber los nutrimentos disponibles.
Por tal motivo, el progreso de la colonización micorrizógena obedece a un continuum en el cual las estrategias de supervivencia, perfeccionadas junto a su hospedero en turno, incluyen la interacción actual y pasada con organismos benéficos que facilitan la reciprocidad biológica, o bien con organismos dañinos que la restringen. Al respecto, en la literatura especializada se asevera la primacía de una señalización física, química o enzimática originada en las raíces de las plantas, que coopera con los primeros para hacer viable su colonización (tal y como sucede con los HMA), o rechaza a los segundos al encabezar su defensa inmediata contra cualquier agente causal de una enfermedad. Así, y a pesar de haberse comprobado que más bien las plantas son las que desde un ámbito celular determinan la presencia o ausencia o la continuidad o nulidad funcional de organismos benéficos (mutualistas) o antagonistas (dañinos), ambas entidades aseguran combinaciones repetibles de especies en una comunidad sucesionalmente dirigida hacia el equilibrio ecológico de los ecosistemas.
Los restos microfósiles hasta ahora encontrados demuestran que a pesar de las cinco extinciones masivas ocurridas en nuestro planeta desde la Era Arqueozoica (hace 4 mil-6 mil millones de años), los hongos micorrizógenos no han sufrido cambios estructurales ni morfológicos sustanciales, de tal manera que algunos especialistas opinan que los reportados hasta ahora son prácticamente los mismos que había hace varios millones de años y que acompañaron a los dinosaurios del Jurásico.
Tras haberse comprobado la estrecha reciprocidad existente entre los HMA y sus distintos socios vegetales, se hace necesario intensificar las investigaciones encaminadas a identificar las poblaciones de hongos distribuidas en todo el planeta que son capaces de promover una simbiosis, pues su desempeño no solamente ha de apreciarse en términos de lo manifiesto en acontecimientos pasados, sino que valdría la pena considerar su influencia en un escenario donde el cambio climático global amenaza la evolución de los ecosistemas terrestres.
Si Darwin hubiera reparado en los muchos ejemplos de simbiosis que jalonan la escala evolutiva, sin duda habría reconocido la importancia del enfoque eco-evo para interpretar la evolución.

Para el lector interesado

Anaya L., A.L. (2003). Ecología química. México: Plaza y Valdés Editores.

Trejo A., D., Zulueta R., R. y Lara C., L. (2007). Microbios que determinan la biodiversidad en bosques y selvas. La Ciencia y el Hombre, 20(2): 21-22.

Xoconostle C., B., y Ruiz M., R. (2002). Impacto de la biotecnología agrícola en cultivos: El caso de las micorrizas. Avance y Perspectiva, 21: 263-266.