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Por Adriana Almeida y Lorena López-Galvis

Cuando vamos al supermercado, generalmente encontramos champiñones (o setas) en la sección de los vegetales. Algunos de nosotros disfrutamos mucho de este platillo, y aunque para nosotros pueden no ser tan comunes como fuente de alimento, en algunas sociedades nórdicas y aborígenes existe la tradición de recolectar setas silvestres durante ciertas estaciones del año, ya que hacen parte fundamental de su nutrición. Sin embargo, cuando algunos de nosotros escuchamos la palabra ‘hongo’ inmediatamente tenemos la imagen de horror de alguna enfermedad o de algún alimento en descomposición, como lo es un tomate o un pan con moho. En este segundo artículo de la temporada de Biogenic sobre cazadores de mitos, les explicaremos porque no hay que temerle a los hongos basándonos en su importancia ecológica y en los multiples usos que estas especies han tenido en nuestra civilización.

¿Qué son los hongos y los champiñones?

Los hongos son organismos que históricamente fueron muy difíciles de clasificar. Por casi 200 años, los especialistas en hongos (micólogos) debatieron la manera de agrupar estos organismos. Solo con el desarrollo de las técnicas de secuenciación del ADN, se pudo en menos de 5 años agrupar estos organismos en 10 phyla diferentes, los cuales se han congregado taxonómicamente en el reino Fungi [1], un reino que está más cercano evolutivamente al reino animal que al reino vegetal y que se separó del ancestro común con los animales hace aproximadamente 1 billón de años [2]. Se estima que el reino Fungi contiene cerca de 5.1 millones de especies [1], de las cuales solo conocemos cerca de 99,000 [1, 2]. Dentro del reino Fungi encontramos las levaduras, las royas, los mohos y los hongos que producen setas [3].

El reino Fungi está compuesto por organismos heterótrofos, lo que significa que no pueden producir su propio alimento. Los hongos crecen formando unos filamentos conocidos como hifas, las cuales forman una red que es conocida como micelio (Figura 1). Cuando dos micelios con diferente información genética se encuentran, se pueden fusionar, generando un cuerpo fructífero reproductor que es conocido como seta o champiñón. Las setas contienen esporas, que son células germinales que se liberan en el ambiente y que, al encontrar condiciones óptimas de humedad y temperatura, pueden germinar y producir un nuevo hongo (Figura 1) [4].

¿Cómo se asocian los hongos con las raíces de las plantas?

Figura 1. Principales asociaciones de hongos con raíces de plantas. Modificado de: Bonfante et al. 2009 [8]

Importancia ecológica de los hongos

Los hongos se encuentran en todo tipo de ecosistemas: marinos, de agua dulce y terrestres [1]. Registros fósiles han determinado que los hongos colonizaron los ecosistemas terrestres hace aproximadamente 460 millones de años [5]. Los hongos cumplen un papel fundamental en las dinámicas hídricas, en el ciclo de nutrientes, así como en la protección de otros organismos contra enfermedades [6].

Así como las bacterias, los hongos son los principales descomponedores de materia orgánica en la mayoría de los ecosistemas terrestres, transformando moléculas complejas en moléculas más simples que sirven de alimento a otros organismos. Adicionalmente, los micelios de los hongos generan conglomerados en el suelo, los cuales ayudan a mantener la estructura del suelo y a incrementar la infiltración y preservación del agua [6].

Asociaciones de hongos con otros organismos

Los hongos son organismos que se asocian naturalmente con otros. Cuando las asociaciones son benéficas para ambos organismos, se conocen como simbiosis. En contraste, cuando las asociaciones solo son beneficiosas para uno de los organismos, estas asociaciones se conocen como parasíticas. Los hongos tienen la capacidad de establecer ambos tipos de asociaciones. A continuación les explico varias de estas asociaciones:

Líquenes

Líquenes son organismos compuestos, conformados por un hongo, un alga (reino protista) y/o una cianobacteria (reino Monera). Los liquenólogos (investigadores que estudian los líquenes) han establecido que el hongo es el organismo dominante en los líquenes, el cual ‘cultiva’ el alga (para producir azucares por medio de la fotosíntesis) y/o la cianobacteria (para acumular nitrógeno) [7]. Los líquenes pueden crecer en ambientes bastante adversos que muy pocos organismos pueden utilizar. Estos organismos crecen muy lento y pueden vivir por largos periodos de tiempo, por lo cual son utilizados para estimar eventos geológicos. Igualmente, se han descubierto más de 500 compuestos bioquímicos producidos por los líquenes, que sirven como repelente contra herbívoros), control de patógenos, reducir competencia con otras especies por espacio en su habitat, entre otros [7].

Asociaciones simbióticas con plantas

En este caso, las relaciones simbióticas se generan con el fin de que tanto la planta como el hongo se beneficien de dicha asociación. El grupo taxonómico de las plantas y los hongos que desarrollan asociaciones simbióticas definen el tipo de asociación, Las asociaciones simbióticas más comunes entre plantas y hongos son las ectomicorrizas y las endomicorrizas. Las ectomicorrizas, son comunes en árboles y arbustos y se caracterizan porque la asociación simbiótica entre el hongo y la raíz de la planta ocurre en la superficie de la raíz (Figura 2) [8]. En cambio, en las endomicorrizas, la hifa del hongo penetra las células de la raíz de la planta (Figura 2) [9]. Estudios arqueológicos y moleculares realizados en los últimos años han demostrado que los hongos de la división Glomeromicota (endomicorrizas) jugaron un papel fundamental durante la colonización de los ecosistemas terrestres por las plantas durante el periodo Ordovicico [10].

Aproximadamente 80% de las plantas que conocemos hoy establecen relaciones simbióticas con hongos. Estas relaciones benefician a las plantas en la medida en que facilitan la movilización de minerales y agua del suelo a la raíz, así como incrementan la productividad y resistencia a estreses. Los hongos reciben a cambio azucares de las plantas [9]. Estudios recientes han también demostrado que las plantas utilizan las redes de micelios asociadas a sus raíces para comunicarse con otras plantas dentro del ecosistema, alertando sobre ataques de insectos o patógenos e intercambiando moléculas y nutrientes [11].

Ciclo de vida de Basidiomicetes

Figura 2. Ciclo de vida de los hongos que hacen parte de la división Basidiomicota. Modificado de: https://courses.lumenlearning.com/biology2xmaster/chapter/classification-of-fungi/

Asociaciones con insectos

Muchos animales herbívoros necesitan de asociaciones con bacterias u hongos para digerir celulosa. Insectos sociales como las termitas y las hormigas cultivan hongos dentro de sus termiteros y hormigueros, los cuales son alimentados con residuos vegetales y sus hifas cosechadas como alimento [12]. Una situación similar ocurre con los cucarrones barrenadores de madera. Estos insectos se asocian con hongos que transportan en diferentes partes de su cuerpo. Los cucarrones taladran agujeros en los árboles y depositan sus huevos y los hongos en los túneles que generan. Las larvas de los cucarrones utilizan las hifas del hongo como alimento [12].

Otros hongos desarrollan asociaciones con insectos de escamas, que podrían verse como más parasíticas que simbióticas. Los hongos del genero Septobasidium se adhieren a troncos y ramas de árboles y forman cavidades internas que son habitadas por insectos de escamas. Los insectos de escamas succionan nutrientes del árbol, mientras son inmovilizados por el hongo, el cual penetra el cuerpo del insecto con unas hifas especializadas, utilizando al insecto como una ‘bomba de succión’ para extraer los nutrientes del árbol. Sin embargo, estudios han mostrado que este tipo de asociación también favorece al insecto, pues lo protege contra predadores durante el invierno. Se ha demostrado que insectos de escamas que viven dentro del hongo pueden vivir por más tiempo cuando se comparan con insectos que no tienen la asociación [12].

Importancia de los hongos para nuestra civilización

Nuestros antepasados usaron hongos desde tiempos inmemoriales sin tener conciencia de ello, cuando empezaron a producir panes con levaduras, bebidas fermentadas, quesos, etc. Igualmente, muchas culturas han consumido setas como parte de sus dietas.

Estudios con hongos en la primera mitad del siglo XX generaron grandes avances en bioquímica, biología y genética. Actualmente estos organismos son utilizados ampliamente en biología molecular, ingeniería genética y medicina [2]. En 1928, Alexander Flemming descubrió que el moho verde (Penicillium notatum) inhibió el crecimiento bacteriano de Staphylococcus en sus cultivos de laboratorio. Y un año después publico el descubrimiento de la penicilina, el primero de una serie de antibióticos derivados de hongos que revolucionaron la medicina [2].

Como se mencionó anteriormente, asociaciones simbióticas entre plantas y hongos facilitan el acceso de agua y nutrientes a las plantas (principalmente fósforo), al mismo tiempo que las protegen contra patógenos y estreses ambientales. Por lo tanto, las asociaciones simbióticas entre plantas y hongos son muy relevantes para la agricultura [9].

Asociaciones simbióticas entre bacterias, hongos y/o plantas están siendo utilizadas también en programas de remediación de sitios contaminados con hidrocarburos, metales pesados y contaminantes aromáticos. Los hongos facilitan el metabolismo de las moléculas complejas y ayudan en el establecimiento de las plantas en los sitios contaminados, mediante el secuestramiento de los contaminantes en sus hifas [13].

Finalmente, nuevos biomateriales se están desarrollando a partir de hongos, con el fin de producir nuevos polímeros biodegradables. La flexibilidad y durabilidad de los nuevos biomateriales dependen de que materias primas se usan para alimentar a los hongos que las producen [14].

Conclusiones

Pensar en los hongos solo como agentes de descomposición y portadores de enfermedades, es una visión muy reducida del gran potencial de las especies del reino Fungi. Los hongos son organismos que son fundamentales para el mantenimiento y desarrollo de los ecosistemas terrestres, pues facilitan muchos procesos fundamentales como son: el establecimiento de la mayoría de las plantas en diferentes ecosistemas, la descomposición de moléculas complejas y el reciclaje de nutrientes, la comunicación entre plantas y ayudan a mantener la estructura de los suelos. Igualmente, los hongos han jugado un papel fundamental en nuestra manera de utilizar recursos para nuestra alimentación, en medicina y presentan un potencial enorme en el desarrollo de estrategias para la remediación de sitios contaminados y en el desarrollo de nuevos materiales biodegradables.

Referencias

[1] Blackwel M. 2011. The fungi: 1, 2, 3 … 5.1 million species? Am. J. Bot. 98(3):426-438. doi: 10.3732/ajb.1000298
[2] Alexopoulos C, Ahmadjian V, Moore D. 2018. Fungus. Enciclopedia Britanica.  Disponible en: https://www.britannica.com/science/fungus
[3] https://es.wikipedia.org/wiki/Fungi
[4] OpenStax. Classifications of Fungi. Rice University. Disponible en: https://courses.lumenlearning.com/biology2xmaster/ chapter/classification-of-fungi
[5] Soliman G. 2015. An Overview of the Role of Fungi in the Dynamics of Soil Fertility and Structure. Tesis de Maestría en Medio ambiente, Cultura y Sociedad. Universidad de Edinburgo.
[6] Jenkins, A. 2005. Soil Fungi. Soil biology basics. Department of Primary Industries. State of New South Wales.
[7] http://www.lichen.com/biology.html
[8] Bonfante P, Anca IA. 2009. Plants, mycorrhizal fungi, and bacteria: a network of interactions. Annu Rev Microbiol. 63:363-83. doi: 10.1146/annurev.micro.091208.073504.
[9] http://www.zor.zut.edu.pl/Glomeromycota/Development%20of%20Glomus.html
[10] Wang B, Yeun LH, Xue JY, Liu Y, Ané JM, Qiu YL. 2010. Presence of three mycorrhizal genes in the common ancestor of land plants suggests a key role of mycorrhizas in the colonization of land by plants. New Phytol 186(2):514-25. doi: 10.1111/j.1469-8137.2009.03137.x.
[11] Fleming, N. 2014. Plants talk to each other using an internet fungus. BBC News. Disponible en: http://www.bbc.com/earth/story/20141111-plants-have-a-hidden-internet
[12] Departamento de Botánica, Universidad de Hawai en Manoa. Notas de clase: Fungi and Insect Symbiosis. Disponible en: http://www.botany.hawaii.edu/faculty/wong/BOT135/Lect24.htm
[13] Almeida-Rodríguez A,  Marcelo P. Gómes  Audrey Loubert-Hudon Simon Joly  Michel Labrecque. 2016. Symbiotic association between Salix purpurea L. and Rhizophagus irregularis: modulation of plant responses under copper stress. Tree Physiology, 36 (4): 407–420.
[14] Haneef M, Ceseracciu L, Canale C, Bayer I, Heredia-Guerrero J & Athanassiou A. 2017. Advanced Materials From Fungal Mycelium: Fabrication and Tuning of Physical Properties. Scientific Reports volume 7, Article number: 41292.

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BIOGENIC (Biólogos Genetistas Colombianos) surgió en el 2003 en Cali - Colombia, cuando un grupo de amigos que trabajábamos en el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) nos reunimos con la idea de contribuir activamente en la divulgación y promoción de la investigación científica en el área de genética y disciplinas afines.

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