En el interior de las plantas…

Los microorganismos endófitos son aquellos que viven dentro de las plantas (endo=dentro; fito=planta) en algún momento de su ciclo de vida, sin causarles ningún daño aparente. Es una relación simbiótica presente en casi todas las plantas vasculares descritas, en la cual el hongo recibe de la planta nutrientes, protección y un nicho donde vivir, mientras que el hongo le aporta al vegetal una mejoría en sus capacidades adaptativas a diferentes situaciones adversas como pueden ser la sequía, la salinidad e incluso el ataque de un herbívoro.

Toxina cristalina de Bacillus thuringiensis
Toxina cristalina de Bacillus thuringiensis

Dentro de esta denominación se incluyen principalmente bacterias y hongos. Las bacterias penetran en el interior vegetal a través de aperturas naturales (como estomas o raíces en desarrollo) o heridas, proporcionando muy variadas ventajas a sus plantas hospedadoras. Por ejemplo, Bacillus thuringiensis es una bacteria endófita de varias especies vegetales que presenta una serie de proteínas tóxicas en su membrana contra insectos. Cuando un insecto herbívoro consuma una hoja en la cual está presente la bacteria endófita morirá y no seguirá defoliando a la planta. También existen otros géneros de bacterias endofíticas capaces de promover el crecimiento vegetal, al aportarles nutrientes como fósforo y nitrógeno.

Crecimiento del hongo Neotyphodium entre las células de una festuca
Crecimiento del hongo Neotyphodium entre las células de una festuca

En el caso de los hongos, su descubrimiento como habitantes internos de los tejidos vegetales ocurrió en el año 1977 (aunque desde 1898 ya existía la hipótesis de su existencia), cuando Bacon relacionó directamente la presencia del hongo Neotyphodium coenophialum en plantas de Festuca arundinaceae utilizadas como pasto para ganado, con la alta incidencia que estaba ocurriendo de la enfermedad denominada como síndrome de verano o festucosis. Esta enfermedad provoca en el ganado una respiración acelerada y continuo babeo, unido a una total incapacidad para eliminar el calor corporal, lo que provoca problemas circulatorios y la excitación nerviosa de los animales en una búsqueda continua de fuentes de agua. Estos problemas en el animal son provocados realmente por la presencia de diferentes compuestos tóxicos sintetizados por el hongo endófito, que es transmitido de generación en generación a través de las semillas.

Pero los hongos endófitos también tienen otras estrategias para defender a su planta hospedadora de diferentes patógenos y herbívoros, como son la producción y liberación de diversos compuestos orgánicos volátiles letales contra diferentes hongos fitopatógenos, la activación controlada de las respuestas de defensa de la propia planta mediante diferentes señales del hongo, o la simple ocupación del espacio interno de la planta, impidiendo que pueda ser ocupado por un patógeno. De esta forma, los hongos endófitos son capaces de reducir significativamente la afectación de sus plantas hospedadoras por patógenos, como otros hongos, bacterias, nematodos y virus.

Como ya se ha comentado, este tipo de hongos son capaces de sintetizar una amplia gama de compuestos beneficiosos para la planta a nivel defensivo y de desarrollo, algunos de los cuales pueden ser muy interesantes en su aplicación en agricultura y medicina.

Existen varios ejemplos de compuestos sintetizados por este tipo de hongos que están siendo en la actualidad utilizados en medicina. Por ejemplo, el taxol es un alcaloide acumulado en los tejos, pero que es sintetizado por diferentes hongos endófitos, el cual es utilizado en el tratamiento del cáncer de mama y de ovarios. Otro caso es el de la planta típica que conforma el césped, Cynodon dactylon, en cuyo interior habita el hongo Aspergillus niger, que sintetiza un compuesto que actúa contra el cáncer cervical, colorectal y nasofaríngeo, la aspernigerina.

Placa de cultivo de Acremonium falciforme
Placa de cultivo de Acremonium falciforme

En el campo de la agricultura, existen varias especies de estos hongos que viven en el interior de gramíneas y sintetizan la denominada como lolina, por ejemplo, el género fúngico Acremonium, que es un alcaloide muy potente como insecticida, pero que tiene baja toxicidad para los mamíferos, pudiendo ser utilizado eficientemente como insecticida comercial. Mientras que contra bacterias fitopatógenas la variedad de compuestos producidos por estos hongos incluyen esteroles, benzofuranos o fomoenamidas, potentes antibacterianos.

El espacio interno de las plantas representa un nicho ecológico donde diferentes microorganismos pueden vivir en simbiosis con su hospedadora, mejorando su capacidad de enfrentamiento a diferentes estreses ambientales. Para la obtención de estos beneficios por parte de la planta el habitante interno debe sintetizar y liberar una gran variedad de compuestos químicos con diferentes fines, algunos de los cuales pueden ser aplicados en otros campos de interés, como la medicina.

La ciencia que no es divulgada hacia la sociedad es como si no existiera

Este artículo nos lo envía Jorge Poveda Arias, Graduado en Biología y trabaja en una empresa dedicada a la cría a nivel industrial de insectos con fines de alimentación. Además, realiza una tesis doctoral en el estudio de las interacciones planta-microorganismo. Entre sus campos de interés, destacan la biotecnología, la agricultura, la alimentación, la microbiología, la entomología y la divulgación científica en general, dentro de los cuales presenta una variada formación, destacando un Máster Universitario en Agrobiotecnología, un Máster Europeo en Calidad y Seguridad Alimentaria, o diferentes Posgrados de Experto Universitario, en Biotecnología Alimentaria, Entomología Aplicada, Diagnóstico Molecular Ambiental y Divulgación Científica.

Podéis encontrar más artículos de Jorge Poveda en este enlace.

Referencias bibliográficas y más información:

Arnold, A. E., Maynard, Z., Gilbert, G. S., Coley, P. D., & Kursar, T. A. (2000). Are tropical fungal endophytes hyperdiverse? Ecology letters, 3(4), 267-274.

Arnold, A. E., Mejía, L. C., Kyllo, D., Rojas, E. I., Maynard, Z., Robbins, N., & Herre, E. A. (2003). Fungal endophytes limit pathogen damage in a tropical tree. Proceedings of the National Academy of Sciences, 100(26), 15649-15654.

Bacon, C. W. (2018). Biotechnology of endophytic fungi of grasses. CRC press.

Faeth, S. H. (2002). Are endophytic fungi defensive plant mutualists? Oikos, 98(1), 25-36.

Schulz, B., Boyle, C., Draeger, S., Römmert, A. K., & Krohn, K. (2002). Endophytic fungi: a source of novel biologically active secondary metabolites. Mycological Research, 106(9), 996-1004.

Zabalgogeazcoa, I. (2008). Fungal endophytes and their interaction with plant pathogens: a review. Spanish Journal of Agricultural Research, 6(S1), 138-146.


3 Comentarios

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quidproquoquidproquo

Fantástico artículo, aunque muy corto. Son sorprendentes muchas relaciones simbióticas y aún lo serán más las que se nos escapan de órdenes superiores. En realidad cada vez see diluye más el concepto individuo por el de cooperativa. Tal vez sea lo que da lugar a grandes saltos evolutivos

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