Agricultura no alimentaria en animales

Caza de una presa por parte de las hormigas

Si la escritura es la que inicia la historia, la agricultura es la que inicia la civilización. Durante milenos hemos creído que la domesticación y el cultivo o cría de otras especies (sean plantas, animales o microorganismos) era una actividad propiamente humana. Este paradigma fue tumbado por la entomología hace tiempo, cuando se describió que muchas especies de hormigas cultivan pulgones para alimentarse de sus secreciones azucaradas.

Evolutivamente se han encontrado hasta 10 casos de desarrollo independiente en el que un animal “domestica” a otra especie. Además de las hormigas hay descritos comportamientos parecidos en termitas, escarabajos de ambrosía y moscas formadoras de agallas, que cultivan hongos para su posterior consumo como fuente de alimentación.

El hombre no utiliza la agricultura y la ganadería solo para la alimentación. El cáñamo, el lino o el algodón se cultivan para la industria textil, la amapola o el digital para la industria farmacéutica. De la misma forma, los perros, gatos o caballos no se domesticaron para servir de fuente de alimentación, aunque ocasionalmente lo sean. Siempre se ha pensado que esta agricultura no alimentaria sí que es propia de humanos, hasta ahora.

Trampa con las hormigas emboscadas

Estamos en la selva amazónica, concretamente en la Guayana Francesa, muy cerca de la isla del diablo donde Henri Charriere (Papillon) imaginó sus aventuras (que no se cree ni él puesto que muchas están copiadas de la obra “La Guillotina Seca” de René Belbenoit). En esta zona crece una planta Hirtella physophora, íntimamente relacionada con una especie de hormigas (Allomerus decemarticulatus). Hasta aquí nada raro. Básicamente la planta provee a la hormiga de refugio en la base de sus hojas (los domecios) donde forman su nido y la hormiga (carnívora) protege a la planta de los insectos herbívoros.

Sin embargo, hay alguna cosa rara. En la mayoría de asociaciones planta-hormiga las hormigas acechan a las presas en las hojas, en cambio las hormigas Allomerus utilizan tácticas de guerra de guerrillas. Construye una especie de trinchera a lo largo de los tallos donde esperan emboscados a que se acerque algún bicho incauto. Una vez se encuentra al alcance, se abalanzan sobre él sin piedad. Si bien esta forma de cazar por emboscada ya es sorprendente por sí sola, fijémonos en la construcción. La trampa, con aspecto de retícula, está formada por pelos vegetales llamados tricomas que las hormigas cortan de la misma planta y entrelazan formando un andamio. No obstante, la estructura acabada es muy sólida y parece que haya algún tipo de argamasa.

Tallo de Hirtella physophora donde se aprecia los tricomas, una trampa y la estructura de la base de la hoja que sirve de nido

Un análisis microbiológico demuestra que en la trampa habita una especie de hongo, responsable de que la construcción adquiera solidez y resistencia. La presencia de hongos en estructuras construidas por hormigas no es de extrañar, puesto que ciertos hongos ascomicetos pueden degradar celulosas y ligninas vegetales y encuentran en estas construcciones un lugar ideal para prosperar. El hongo se alimenta de las fibras y la fibra fermentada es la que adquiere la consistencia que permite que se fusionen unas fibras con otras. Sin embargo lo raro es que solo crece una especie de hongo.

Como diría Sherlock Holmes, la ausencia de evidencia es en sí misma una evidencia. Estamos en la selva y la biodiversidad microbiológica es bestial. El hecho de que sólo una especie de hongo fuera capaz de crecer en estas estructuras llamó la atención de los científicos. Para entender cómo este hongo (concretamente un Trimmatostroma) acaba siendo el único hay que ver cómo se forman las colonias.

Las colonias de Allomerus comienzan con una hembra fecundada que busca una planta libre y se introduce en la base de la hoja. La hembra corta los pelos que ocupan el domecio y construye el nido, pero lleva con ella un trozo de la trampa que utilizaban para cazar en su nido anterior, donde habita el hongo. Así, de la misma forma que nosotros cultivamos levadura para hacer pan, vino o cerveza, la hembra fundadora porta con ella un cultivo del hongo para que colonice su nido.

Mientras pone los primeros huevos, la reina muerde las paredes de la planta para que esta secrete una sustancia suberosa que la hormiga utilizará como soporte para hacer crecer al hongo. Cuando nacen las obreras, cortan los pelos de la planta presentes en el tallo y construyen el andamio de la trampa para cazar. En ella sitúan esta sustancia que ha segregado la planta y que la reina ha inoculado con el hongo. Cuando el hongo crezca, digerirá las ligninas y le dará consistencia a la trampa. Las hormigas mantienen las trampas a diferentes niveles. Si alguna sección se rompe, la reconstruyen enseguida, pero además impiden que crezca otro hongo que no sea de la especie que porta la reina.

De hecho los análisis han mostrado que en las trampas hay hasta 40 especies diferentes de hongo en forma de esporas, pero son incapaces de crecer. Si eliminamos las hormigas (rociando la trampa con insecticida) el hongo Trimmatostroma pierde su posición de poder y empiezan a crecer otras especies de forma incontrolada. No está claro cómo hacen las hormigas para evitar el crecimiento de “malas hierbas”, es decir, de otros hongos, en sus construcciones.

Hay evidencias que apuntan a que las hormigas podrían haber domesticado también a cierta especie de bacterias, posiblemente una actinobacteria. Estos microrganismos producen compuestos que tienen actividad antifúngica, que podrían utilizar las hormigas como pesticida para proteger a su hongo. Esto implicaría que el hongo se habría seleccionado por ser tolerante a estas bacterias. De hecho un análisis de diferentes colonias de hormigas recogidas en diferentes lugares de la Guayana indica que hay 16 poblaciones de hongo diferentes, pero que una de ellas esta presente en el 75% de los nidos, es decir que hay una fuerte selección a favor de una población, lo que indica que está siendo sometida a una selección artificial por parte de las hormigas.

Por tanto, las hormigas Allomerus cumplen con las tres condiciones principales para ser consideradas verdaderas agricultoras:

1) plantan de forma habitual una especie determinada sobre un sustrato favorable para optimizar su crecimiento;

2) protegen el cultivo de parásitos o de otras especies silvestres;

3) hay una selección de especies y variedades en concreto.

Y así tenemos un sistema que funciona a tres bandas: Las hormigas le dan al hongo protección, nutrición y dispersión. El hongo se encarga de cementar la trampa que las hormigas utilizan para cazar y ésto permite a las hormigas obtener presas mayores. La planta le da a la hormiga soporte físico y alimento para el hongo, y la hormiga le da a la planta protección frente a insectos herbívoros.

http://www.youtube.com/watch?v=zrL5BYRqrTI

Pero aun hay más. El hongo establece con la planta una comunicación en determinados puntos y transfiere a la planta parte del nitrógeno (el nutriente más limitante para las plantas) que obtiene de las presas de las hormigas, es decir, que la planta se comporta como muchas especies carnívoras que obtiene el nitrógeno que no les aporta la tierra de pequeños insectos. De la misma forma que nosotros necesitamos bacterias para hacer la digestión, la planta necesitaría a este hongo para conseguir este suplemento de nitrógeno.

Hasta el momento, esta es la primera evidencia de un cultivo que no tiene fines alimentarios que se ha encontrado en animales, hongos que hacen de argamasa. Cada vez es más complicado definir una actividad propiamente humana, posiblemente la única sea que triunfen programas como “Sálvame” en televisión. Seguro que las hormigas son más listas.

Autores:

JM Mulet y colaborador invitado.

Mario X. Ruíz-González:

Licenciado en Biología por la Universidad de Valencia y Ph. D. por el Trinity College (Universidad de Dublín). Ha desarrollado su trabajo en Brasil, España, Francia, la Guayana Francesa, Irlanda y Suiza, aplicando diversas técnicas de ecología, epidemiología, microscopía y biología molecular enfocado a investigar el estudio de las interacciones biológicas (simbiosis, mutualismo, parasitismo) y la emergencia de novedades evolutivas. Actualmente es investigador Postdoctoral en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas de Valencia.

Referencias:

ResearchBlogging.orgDejean, A., Solano, P. J., Ayroles, J., Corbara, B. & Orivel, J. 2005 Arboreal ants build traps to capture prey. Nature 434, 973.

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Seipke, R. F., J. Barke, M. X. Ruiz-Gonzalez, J. Orivel, D. W. Yu, M. I. Hutchings. 2012. Fungus-growing Allomerus ants are associated with antibiotic-producing actinobacteria. Antonie van Leuweenhoek International Journal of General and Molecular Microbiology 101, 443-447.

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