Casi todas las plantas de la Tierra forman una simbiosis con los hongos micorrízicos. Estos hongos han alterado la historia evolutiva del planeta.

L. Oyarte Gálvez, AMOLF
¿QUÉ SON LOS HONGOS MICORRÍZICOS?

Los hongos micorrízicos son un grupo de hongos del suelo formadores de redes que se forman asociaciones simbióticas con plantas. Casi todas las plantas forman asociaciones simbióticas con hongos micorrízicos. Estas asociaciones han moldeado la vida en la Tierra durante más de 475 millones de años.

Las relaciones simbióticas entre las plantas y los hongos micorrízicos tienen alrededor de 475 millones de años y desempeñan un papel fundamental en la biosfera terrestre.

Niels Höbers

Comercio clandestino

Las plantas y los hongos intercambian recursos entre sí y pueden llegar a compromisos, resolver compensaciones e implementar estrategias comerciales sofisticadas.

Los suelos son algunos de los ecosistemas más complejos de la Tierra, y los hongos deben comerciar para sobrevivir. Los animales dependen de un sistema nervioso central para tomar decisiones comerciales, pero las redes de hongos deben evaluar los entornos comerciales sin un cerebro. En primer lugar, deben buscar nutrientes en el suelo (como el fósforo y el nitrógeno). En segundo lugar, deben intercambiar estos nutrientes por compuestos de carbono (como azúcares y grasas). Para ello, los hongos micorrízicos han desarrollado estrategias comerciales sofisticadas y pueden discriminar entre plantas asociadas, intercambiando más recursos por plantas que les proporcionan más carbono. Los hongos pueden capitalizar las diferencias de valor entre redes comerciales complejas trasladando recursos a lugares donde los «compradores» de plantas les ofrezcan mejores precios. En un estudio, cuando se enfrentaban a un suministro desigual de nutrientes en todas sus redes, los hongos micorrízicos trasladaban el fósforo a zonas de escasez, donde tenía una mayor demanda y, por lo tanto, su «precio» era más alto. De este modo, el hongo pudo recibir a cambio mayores cantidades de carbono. Los hongos pueden incluso acumular recursos hasta retener un «precio» más alto. Los investigadores están utilizando nuevas herramientas para etiquetar los nutrientes dentro de las redes fúngicas y hacer un seguimiento de las decisiones sobre el comercio de hongos.

FUENTES
Van't Padje A. y col. «Los hongos micorrízicos controlan el valor del fósforo al comerciar en simbiosis con las raíces del huésped cuando se exponen a «caídas» y «auges» abruptos de disponibilidad de recursos». New Phytol. 5 (2021) doi: 10.1111/nph.17055.

Noë R, Kiers ET. «Mercados, empresas y cooperativas de micorrizas». Trends Ecol Evol. 3 (2018) doi: 10.1016/j.tree.2018.07.007.

Bogar LM. Y col. «¿El intercambio de recursos en la simbiosis ectomicorrízica varía con el contexto competitivo y la adición de nitrógeno?» Nuevo Phytol. 3 2022 doi: 10.1111/nph.17871

Kiers y col. «Las recompensas recíprocas estabilizan la cooperación en la simbiosis micorrízica». Science 12 (2011) doi: 10.1126/science.1208473.

Conexiones subterráneas

Los hongos micorrízicos forman redes que tienen el potencial de conectar las plantas bajo tierra. Estas redes pueden ayudar a distribuir los nutrientes entre los ecosistemas. En condiciones de laboratorio, los organismos, como las bacterias, también pueden utilizar estas «superautopistas» de los hongos para transportarse, lo que les permite viajar de una raíz a otra.

Bajo tierra, los hongos micorrízicos forman redes de hifas que pueden conectar las raíces de diversas plantas hospedadoras. La función de estas redes, denominadas redes micorrízicas comunes (CMN), se ha debatido durante décadas. En algunos casos, pueden facilitar el flujo de nutrientes y carbono, mediar en las relaciones de cooperación y competencia entre las plantas y ayudar a protegerlas de las plagas y los patógenos. Una vez que una planta se ha «conectado» a un CMN, la red puede servir como un conducto físico para el movimiento de nutrientes y sustancias químicas. La gran mayoría de estos estudios se han realizado en el laboratorio, por lo que se necesita más trabajo de campo para comprender la función de los CMN en condiciones naturales.

FUENTES
Beiler, K. J. y col. «Partición vertical entre especies hermanas del hongo Rhizopogon en sitios mésicos y xéricos de un bosque interior de abetos de Douglas». Ecología molecular 21 (2012)

Lian, C. y col. «Tricholoma matsutake en un bosque natural de Pinus densiflora: correspondencia entre ginetas superficiales y subterráneas, asociación con múltiples árboles hospedadores y alteración de las comunidades ectomicorrízicas existentes». Nuevo fitólogo 171 (2006)

Figueiredo, A. y col. «Red común de micorrizas: una revisión de las teorías y los mecanismos detrás de las interacciones subterráneas». Fronteras de la biología fúngica 2 (2021)

Leake, J. y col. «Redes de poder e influencia: el papel del micelio micorrícico en el control de las comunidades vegetales y el funcionamiento de los agroecosistemas». Revista canadiense de botánica 82 1016-1045 (2004).

Newman, E. «Vínculos micorrízicos entre plantas: su funcionamiento e importancia ecológica». Avances en la investigación ecológica 18, 243-270 (1988).

Robinson, D. y Fitter, A. «La magnitud y el control de la transferencia de carbono entre plantas unidas por una red micorrízica común». Revista de botánica experimental 50, 9-13 (1999).
Selosse, M.A. y col. «Redes micorrízicas: ¿des liaisons dangereuses?» Tendencias en ecología y evolución 21 (2006)

Mycorrhizal fungi

Comunicación subterránea

Algunos investigadores han publicado trabajos que sugieren que las plantas pueden captar señales de las plantas vecinas a través de redes micorrízicas compartidas, lo que podría permitirles prepararse para los ataques de insectos. Sin embargo, se necesitan muchas más pruebas antes de entender si se trata de una «comunicación» real.

FUENTE
Babikova, Z. y col. «Las señales subterráneas transmitidas a través de redes miceliales comunes advierten a las plantas vecinas de un ataque de pulgones». Ecology Letters 16:835—843 (2013)

FUENTE
Babikova, Z. y col. «Las señales subterráneas transmitidas a través de redes miceliales comunes advierten a las plantas vecinas de un ataque de pulgones». Ecology Letters 16:835—843 (2013)

Flujos subterráneos

El fósforo, el nitrógeno, el carbono y otros nutrientes fluyen a través de las redes micorrízicas siguiendo patrones complejos. Para entender cómo los hongos coordinan los flujos, los investigadores monitorean simultáneamente la arquitectura de las redes y la dirección y velocidad de los flujos dentro de las redes.

¿Cómo controlan los hongos los flujos de nutrientes a través de sus grandes y complejas redes? Las redes fúngicas están bañadas por un rico campo de información sensorial y deben integrar una compleja gama de estímulos químicos, físicos y ambientales. Las redes fúngicas deben remodelarse constantemente, enviando carbono a las puntas de cultivo para construir nuevas rutas comerciales y recolectar nutrientes, como fósforo y nitrógeno, para enviarlos a las raíces de las plantas. Los científicos están estudiando los complejos patrones de flujo dentro de las redes fúngicas para descubrir cómo podemos aprovechar mejor el poder de las asociaciones de micorrizas para almacenar carbono y apoyar la salud de los ecosistemas.

FUENTES
Whiteside, MD y col. «Los hongos micorrízicos responden a la desigualdad de recursos trasladando el fósforo de las zonas ricas a las pobres a las más pobres a través de las redes». Curry Biol. (12) 2019 doi: 10.1016/j.cub.2019.04.061

Bago B. y col. «Translocación y utilización del lípido de almacenamiento fúngico en la simbiosis micorrízica arbuscular». Plant Physiol. (1) 2002.

L. Oyarte Gálvez, AMOLF
LOS CUATRO TIPOS DE HONGOS MICORRÍZICOS

Hay cuatro tipos principales de asociación micorrízica. Cada tipo interactúa con las plantas de diferentes maneras y difiere en su capacidad para almacenar carbono y buscar nutrientes.

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Grasslands

HONGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES

Hongos micorrízicos arbusculares son la forma antigua y ancestral de simbiosis micorrízica. Estos hongos desempeñaron un papel clave en el traslado de los antepasados de las plantas a tierra firme. Cuando evolucionaron las primeras raíces, la asociación micorrízica ya tenía unos 50 millones de años.

Las plantas que se asocian con los hongos micorrízicos arbusculares representan alrededor del 70% de la biomasa vegetal mundial

Fisiológicamente, los hongos micorrízicos arbusculares forman estructuras intracelulares en las raíces llamadas arbúsculos. Arbúsculo significa «un órgano ramificado parecido a un árbol». Esto se debe a que los arbúsculos parecen pequeños árboles dentro de las raíces de las plantas. Los arbúsculos son los principales sitios de intercambio de nutrientes entre las plantas y los hongos. Las plantas asociadas a los hongos micorrízicos arbusculares representan alrededor del 70% de la biomasa vegetal mundial, incluidos los principales cultivos, lo que la convierte en una de las relaciones simbióticas más importantes de la Tierra.

2

Forest

HONGOS ECTOMICORRÍZICOS

Los árboles de la mayoría de los bosques boreales y templados dependen de asociaciones ectomicorrízicas. Las asociaciones ectomicorrízicas han evolucionado más de setenta veces desde el primer movimiento de plantas hacia la tierra. Estos hongos forman una capa micelial alrededor de las puntas de las raíces de las plantas, denominada «red de Hartig», donde tiene lugar el intercambio de nutrientes y carbono. A diferencia de los hongos micorrízicos arbusculares, los hongos ectomicorrízicos no se convierten en células vegetales («ecto» significa «fuera»).

El estilo de vida ectomicorrízico ha evolucionado de forma independiente más de 70 veces diferentes

Hongos ectomicorrízicos evolucionaron a partir de hongos descomponedores de vida libre y retienen una amplia gama de enzimas que les permiten degradar sustancias complejas en los suelos. Los hongos ectomicorrízicos son excelentes forrajeros y son capaces de obtener nutrientes de los que no disponen los hongos micorrízicos arbusculares. Necesitan más energía de sus plantas asociadas que los hongos micorrízicos arbusculares y tienden a relacionarse con arbustos y árboles.

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ORCHID MYCORRHIZAL FUNGI

HONGOS MICORRÍZICOS DE ORQUÍDEAS

La mayoría de las plantas suministran carbono a sus socios micorrízicos a cambio de nutrientes minerales. Las orquídeas pueden hacer algo diferente y obtener carbono y nutrientes minerales de sus compañeros fúngicos durante al menos parte de su vida.

Aproximadamente 17 000 especies de orquídeas dependen de asociaciones fúngicas muy especializadas para obtener nutrientes

De todas las familias de plantas, las orquídeas son las más diversas y los hongos micorrízicos específicos de las orquídeas pueden haber desempeñado un papel en su éxito evolutivo. Hay 250 especies de orquídeas que han perdido por completo la capacidad de realizar la fotosíntesis y de adquirir todo el carbono y los nutrientes que necesitan para sobrevivir gracias a sus compañeros fúngicos.


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ERICOID MYCORRHIZAL FUNGI

HONGOS MICORRÍZICOS ERICOIDES

Los hongos micorrízicos ericoides forman relaciones con las plantas de la familia Ericaceae, que incluye brezos, arándanos y arándanos. Se encuentran con mayor frecuencia en suelos ácidos e infértiles, como pantanos, brezales y bosques boreales.

Los hongos micorrízicos ericoides producen enzimas que les permiten descomponer moléculas orgánicas complejas.

Los hongos micorrízicos ericoides forman espirales en las células de las raíces de sus plantas asociadas, en lugar de arbúsculos, y producen enzimas que les permiten descomponer moléculas orgánicas complejas.