(SLT-FAUBA) Las hormigas cortadoras, esas negras que diezman las plantas de nuestros jardines, llevan 65 millones de años cultivando en sus hormigueros el hongo del cual se alimentan, como verdaderas agricultoras. Para ello, trozan material vegetal, lo transportan hasta la honguera y se lo ofrecen para que crezca. Sin embargo, no todas las plantas son benéficas para este hongo. ¿Cómo hacen las hormigas para darse cuenta y aprender cuáles plantas conviene atacar y cuáles no? Un estudio de la Facultad de Agronomía de la UBA (FAUBA) profundizó en el papel que juegan ciertos compuestos químicos vegetales que podrían actuar como ‘alertas’ en el vínculo de las hormigas con su entorno.
Por su excelente aptitud forrajera, al pasto raigrás anual se lo siembra ampliamente en la Región Pampeana
“Me interesaba estudiar de qué manera el hábito de las hormigas cortadoras de trocear hojas y llevarlas a su hormiguero —lo que se conoce como forrajeo— se modificaba ante la presencia de un hongo que vive dentro de las hojas del pasto Lolium multiflorum, o raigrás anual. Este pasto se usa mucho como alimento para el ganado en los pastizales pampeanos, y las hormigas cortadoras que estudié, de la especie Acromyrmex ambiguus, a menudo dañan sus hojas”, dijo Juan Fiorenza, docente del Departamento de Métodos Cuantitativos y Sistemas de Información de la FAUBA.
Fiorenza, flamante Doctor en Ciencias Agropecuarias (EPG-FAUBA) dirigido por Marina Omacini, docente de esa Facultad e investigadora del IFEVA-CONICET, explicó que desde hace tiempo se sabe que el hongo del raigrás —llamado Epichloë occultans y conocido como endófito porque vive dentro de la planta— produce unas sustancias llamadas alcaloides, tóxicas para los insectos. Dado que existen plantas de raigrás no infectadas con este hongo, una de las ideas del investigador fue que las hormigas cortadoras iban a preferir al raigrás no infectado con endófito —y por lo tanto, sin alcaloides tóxicos— y rechazarían al infectado, tóxico.
En el primer experimento, Fiorenza comprobó que luego de unos días, las hormigas lograron diferenciar al raigrás infectado del no infectado. “Durante 5 días consecutivos les ofrecimos plantas de L. multiflorum infectadas y no infectadas con el endófito. En el día 1, las hormigas cortaron a todas las plantas por igual. Pero ya en el día 3, la proporción de hojas dañadas en las plantas con endófitos había caído. En el día 5, menos del 50% de las plantas infectadas eran atacadas, mientras que las que no tenían endófito seguían siendo preferidas. De alguna manera aprendieron a distinguir a las plantas que no les convenía forrajear”.
En el ensayo, las hormigas podían cruzar a través de un puente desde su hormiguero a una arena experimental donde se les ofrecía una maceta sembrada con plantas infectadas con el endófito y otra maceta con plantas libres de endófito. Los insectos podían forrajear libremente 9 horas cada día
Aprender lleva tiempo
Una vez detectado el hormiguero se debe excavar para extraer el hongo
Antes de explicar el resultado de su ensayo, Juan Fiorenza se refirió a los hábitos alimentarios de A. ambiguus. “Al contrario de lo que muchas veces se piensa, las hormigas cortadoras no comen los pedazos de plantas que cortan. Con esos trocitos de vegetales en realidad alimentan a un hongo que cultivan en el hormiguero. Ellas se alimentan de ese hongo, llamado científicamente Leucoagaricus gongylophorus. Esto es fundamental para entender cómo aprendieron a forrajear las plantas de raigrás que no les eran tóxicas”.
“La selectividad de las hormigas ante las plantas de raigrás con y sin endófito dependió de la manera en que los dos materiales vegetales afectan a L. gongylophorus. Si una planta es buena para este hongo, las hormigas la siguen cortando. Si es mala, la abandonan. Por lo tanto, el ‘aprendizaje’ involucra el paso del tiempo. En nuestro caso, cinco días fueron suficientes”.
El hongo extraído del hormiguero es colocado en un pote para trasladarlo al laboratorio, donde será cultivado en condiciones controladas
El investigador afirmó que este comportamiento de las hormigas se llama rechazo demorado y que sus resultados lo muestran por primera vez para la ciencia en hormigas cortadoras enfrentadas a plantas infectadas con endófito.
“Después de establecer que el raigrás infectado con E. occultans es malo para el hongo que cultivan las hormigas, quisimos aventurarnos a contestar una nueva pregunta: ¿Qué compuesto es exactamente el que producen estas plantas y que afecta el crecimiento del hongo del hormiguero? Los trocitos de raigrás con endófito debían llevar un mensaje en su interior”.
Carta de un hongo a otro
A partir de estudios previos de ‘Simbiósfera’, el grupo de investigación que integra en la FAUBA, Fiorenza sabía que además de alcaloides, el raigrás infectado con endófito produce gran cantidad de un compuesto químico volátil llamado Z3-HAC, responsable del típico ‘olor a pasto recién cortado’. Por eso, decidió probar si esa sustancia particular afectaba el crecimiento del hongo del hormiguero.
“Nuestro segundo experimento fue en laboratorio. Hicimos crecer en placas de Petri el hongo que cultivan las hormigas. A algunas placas les pusimos un papelito impregnado con el compuesto volátil, mientras que a otras les pusimos un papelito sin el compuesto volátil, y medimos el crecimiento del hongo durante 6 semanas”.
Las fotos muestran cómo fue el crecimiento del hongo L. gongylophorus tras 6 semanas de cultivo en placas de Petri conteniendo (o no) el compuesto volátil Z3-HAC. En el panel de la izquierda, el papel no contenía esa sustancia y el hongo creció por igual en todas las direcciones. En el panel de la derecha se ve que el hongo creció más hacia el lado contrario del que estaba el papel con el Z3-HAC
“En este caso, lo que comprobamos es que ocurrió una suerte de repulsión del hongo al Z3-HAC. En las placas que contenían este compuesto volátil, L. gongylophorus creció más hacia el lado contrario del que estaba ubicado el papelito”.
Los resultados de ambos experimentos fueron presentados en el 6to Congreso de la Asociación Latinoamericana de Ecología Química, donde Juan obtuvo el premio a la mejor presentación en formato póster.
A la espera de más resultados
Fiorenza, acompañado en la foto por Patricia Fernández —docente de la FAUBA y codirectora de su doctorado—, especuló que el Z3-HAC afectaría las relaciones entre las plantas, las hormigas y su hongo
Según Fiorenza, es complejo decir qué implica este resultado en términos ecológicos, ya que en el laboratorio el hongo del hormiguero no crece naturalmente o lo hace de manera muy lenta. Sin embargo, lo que queda claro es que el hongo sí percibió y respondió a ese compuesto volátil en particular, que podría estar involucrado en la comunicación entre la planta infectada, el hongo de las hormigas y las hormigas.
A modo de cierre, Juan hizo hincapié en que sus resultados consisten en una primera aproximación en el estudio del papel que desempeñan los compuestos volátiles como señales que median entre las plantas de raigrás que albergan en el interior de sus hojas al endófito E. occultans, las hormigas cortadoras A. ambiguus y el hongo del cual éstas se alimentan, L. gongylophorus. “Estamos contentos de haber detectado en nuestro estudio el efecto de rechazo demorado, eso es novedoso. Pero para profundizar en los efectos del Z3-HAC va a ser necesario investigar mucho más”.
¿Puede ser cierto que el arroz (que prefieren a lo verde), tenga efecto negativo sobre el crecimiento del hongo? El comentario proviene de una egresada de la Escuela Hall…
Excelente trabajo. Gracias y éxitos!.