TRAS EL RASTRO DE UN DINOSAURIO COJO EN LA RIOJA

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Un dinosaurio ornitópodo que vivió hace unos 120 millones de años en lo que es hoy La Rioja tenía una patología en el pie izquierdo. Gracias al estudio de las 31 huellas fosilizadas encontradas en el yacimiento de El Barranco de la Canal, investigadores del Instituto Catalán de Paleontología Miquel Crusafont revelan que este animal caminaba de forma irregular probablemente debido al dolor que le provocaba una lesión.

Icnitas analizadas en el yacimiento de El Barranco de la Canal, en La Rioja. / Novella Razzolini (ICP)

Las huellas fósiles –también llamadas icnitas– que los dinosaurios dejaron impresas en el sedimento proporcionan mucha información sobre estos dinosaurios: el tamaño, el desplazamiento, la velocidad, el comportamiento (si eran gregarios o solitarios, por ejemplo), el grupo al que pertenecían e, incluso, detectar si alguno de ellos presentaba una patología.

Un estudio, liderado por Novella Razzolini, investigadora del Instituto Catalán de Paleontología Miquel Crusafont (ICP), analiza un rastro formado por 31 huellas que dejó un dinosaurio ornitópodo en el yacimiento de El Barranco de la Canal, cercano al municipio de Munilla (La Rioja).

Los ornitópodos constituyen un extenso grupo de dinosaurios herbívoros. Las huellas encontradas en este yacimiento probablemente pertenecen a un ornitópodo iguanodóntido, que pudo llegar a los once metros de longitud y los dos metros de altura.

Mediante técnicas láser y fotogrametría 3D (una técnica que permite determinar las características geométricas de un objeto a partir de fotografías), el equipo de científicos determinó que el dinosaurio sufría una lesión en el segundo dedo del pie izquierdo, lo que le hacía caminar de forma irregular, posiblemente para evitar el dolor que le causaba esta patología.

"Observamos que los pasos izquierda-derecha son significativamente más cortos que los pasos derecha-izquierda, lo que nos hace pensar en una cojera provocada por la lesión", explica Razzolini.

Pies con formas distintas

Además de analizar la anchura de los pasos, la investigación, publicada en Cretaceous Research, apoya la hipótesis de la lesión al demostrar que las huellas del pie izquierdo tienen una morfología distinta de las del pie derecho.

Las de la derecha tienen una forma que ya era conocida en esta especie de ornitópodos del Cretácico inferior, llamada Caririchnium lotus porque la distribución uniforme de los dedos recuerda vagamente a los pétalos de la flor del loto. Sin embargo, en el pie izquierdo se observa como el segundo dedo casi se solapa sobre el tercero. "A pesar de esta afectación, también vemos que la velocidad de desplazamiento del animal no estaba alterada", comenta la investigadora principal del estudio.

Tradicionalmente los estudios de este tipo se centraban sólo en la morfología de las icnitas. En este caso, los expertos cuantificaron las diferencias entre huellas mediante un nuevo parámetro llamado "ancho interdigital", que ha permitido certificar estadísticamente las diferencias entre las huellas de un pie y del otro. Las icnopatologias (alteraciones en las huellas producidas por lesiones) son difíciles de distinguir de las huellas irregulares causadas por la deformaciones del terreno.

Hace 120 millones de años, durante el Cretácico inferior, esta zona de la Rioja era un terreno lacustre con presencia de agua salada. El tipo de suelo, formado por arenas y limos, favoreció la conservación de los rastros de los animales que vivieron allí. Además de dinosaurios ornitópodos, se han encontrado huellas producidas por dinosaurios carnívoros, placas de tortugas y escamas de peces, entre otros restos.

Referencia bibliográfica: 

Razzolini, N.L., Vila, B., Diáz-Martínez, I., Manning, P.L. & Galobart, À. (2015). "Pes shape variation in an ornithopod dinosaur trackway (Lower Cretaceous, NW Spain): New evidence of an antalgic gait in the fossil track record" Cretaceous Research 58: 125-134. DOI: 10.1016/j.cretres.2015.10.012

EL DESIERTO DE ATACAMA, UN HOGAR ACOGEDOR PARA ALGAS Y CIANOBACTERIAS

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La estructura que tienen algunas rocas del desierto de Atacama (Chile) permite la existencia de ecosistemas complejos en su interior, según un estudio del Museo Nacional de Ciencias Naturales. Para protegerse de los rayos ultravioletas las algas producen carotenoides y las cianobacterias escitonemina, sustancias que podrían usarse para desarrollar protectores solares. 

El lago seco de Atacama, en Chile. En el horizonte, el volcán Licancabur /  Francesco Mocellin

Investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) han descubierto cómo algunas rocas del desierto de Atacama (Chile), el lugar más seco y más irradiado por el sol del planeta, tienen una arquitectura que las hace habitables. “Arquitectura habitable es el término que hemos escogido para para definir la estratificación interna de las rocas que hace posible la vida de algas y cianobacterias”, explica el investigador del MNCN Jacek Wierzchos. Esta ‘arquitectura habitable’ permite que haya varios ecosistemas microbianos colonizando el interior de una misma roca como estrategia de supervivencia en un ambiente extremadamente árido e irradiado.

Los microorganismos endolíticos, que viven dentro de las rocas, necesitan muy pocos recursos para sobrevivir. Son los únicos capaces de evitar condiciones extremas como las que se dan en el desierto de Atacama. “Gracias a esta investigación hemos demostrado por primera vez la presencia de vida endolítica estratificada dentro de las rocas. Los microorganismos se distribuyen a diferentes profundidades dentro de la roca, dando lugar a ecosistemas complejos”, explica Wierzchos.

“Es como si las rocas fueran edificios perfectamente acondicionados a las necesidades de sus habitantes, algas y cianobacterias”, aclara la investigadora del MNCN Carmen Ascaso, que también firma el artículo.

Las rocas compuestas de yeso que se describen tienen una capa externa que actúa como una carcasa que permite que la escasa agua atmosférica se filtre al interior pero dificulta su evaporación. Dentro de la roca, en la parte superior, o criptoendolítica, se acumula vapor de agua mientras en la inferior, o hipoendolítica, se acumula agua líquida. Así, en la parte superior se crea un ambiente apto para las algas, mientras en la parte inferior se acomodan las cianobacterias.

Estos son los dos microhábitats de la roca que más luz reciben, la primera por radiación directa y la segunda por difusión de la luz reflejada en el suelo. En el estrato intermedio, si aparecen acumulaciones de sepiolita (mineral que absorbe el agua), también encontramos cianobacterias.

Dado que el nivel de radiación en Atacama es muy elevado, tanto las algas de la zona superior como las cianobacterias que se alojan cerca del suelo necesitan protegerse del exceso de rayos ultravioletas. Las primeras lo hacen produciendo carotenoides, mientras las segundas producen escitonemina, un pigmento orgánico que todavía no se ha logrado sintetizar.

“Quizá estas estrategias para crear protectores solares naturales nos puedan servir para desarrollar aplicaciones biotecnológicas”, apuntan los investigadores.

Esquema de la estructura interna de las rocas de yeso y su arquitectura habitable / Jacek Wierzchos

Explorando los límites de la vida

Anualmente en la parte estudiada del desierto de Atacama caen al año alrededor de 27 litros de lluvia por metro cuadrado, la mitad del agua que cae en el desierto de Mojave,  Valle de la Muerte (EE.UU.). Es además el lugar de la Tierra que más radiación solar soporta.

Estos datos lo convierten en lugar más seco e irradiado del planeta, un laboratorio natural para explorar los límites de la vida y las estrategias de los microorganismos para adaptarse a ambientes extremos. De hecho, este grupo de investigadores, que lleva años estudiando microorganismos endolíticos en los desiertos, colabora en el proyecto Habitable Worlds Program 2015 que coordina la NASA y donde uno de los objetivos es caracterizar la vida microbiana en ambientes extremos terrestres análogos de Marte.

Imre E. Friedmann con su esposa Roseli Ocampo fueron los pioneros en  hallar e investigar los microorganismos dentro de las areniscas de la Antártida. Al principio sus estudios no tuvieron mucha repercusión en el mundo científico hasta que en 1976, a través de un artículo en Science, pusieron en duda los primeros resultados de la sonda Viking enviada a Marte en el mismo año.

Los datos obtenidos por la sonda indicaban que no había vida en el planeta rojo. Sin embargo, los experimentos llevados a cabo por la Viking en Marte  fueron realizados también  en las areniscas de los Valles Secos de la Antártida y tampoco detectaron la presencia de comunidades microbianas pese a que estas comunidades existen en los Valles Secos.

En la actualidad los miembros del Grupo EcoGeo (Ecología Microbiana y Geomicrobiología del Sustrato Lítico) del MNCN C. Ascaso, A. de los Ríos y J. Wierzchos, siguen realizando estudios en los desiertos más hostiles del planeta para caracterizar la vida microbiana.  

    

Referencia bibliográfica:

Jacek Wierzchos, J., DiRuggiero, J., Vítek, P., Artieda, O., Souza-Egipsy, V., Škaloud, P., Tisza, M., Dávila, A.F., Vílchez, C., Garbayo, I. and Ascaso, C.  2015. Adaptation strategies of endolithic chlorophototrophs to survive the hyperarid and extreme solar radiation environment of the Atacama Desert. Frontiers in Microbiology DOI: 10.3389/fmicb.2015.00934

CUANDO LOS RESTOS DE LOS DIENTES HABLAN DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PRIMATES

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Los restos vegetales recuperados del registro fósil del sarro dentario de chimpancés de Costa de Marfil aportan información sobre la dieta de estos primates. Un equipo internacional con participación de la Universidad de Valencia ha comparado los datos observados a largo plazo del comportamientos de los chimpancés salvajes de esta región con las partículas de las plantas atrapadas en el cáculo dental. Los resultados arrojan luz sobre el comportamiento a partir de la dieta.

Cálculo dental Chimpancé Taï. / Robert Power

El equipo internacional, que cuenta con la colaboración de la Universidad de Valencia, ha descubierto que los restos vegetales recuperados a partir del registro del cálculo dental de chimpancés del bosque Taï (Costa de Marfil) coinciden, en términos generales, con los datos de alimentación recogidos en los últimos veinte años en el proyecto Chimpancé Taï, realizado por el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (Leipzig, Alemania).

Así lo revela el estudio publicado en Scientific Reports. Estos restos aportan información precisa de comportamientos que no se pueden observar de manera directa en estos primates –los más próximos genéticamente a los humanos–: cómo son, a qué edad se destetan o cuándo comienzan a dominar la habilidad de romper nueces.

Este trabajo es uno de los primeros en confirmar que el registro del cálculo dental puede proporcionar una imagen sustancial de la dieta, y remarca la importancia del método utilizado para el estudio de las poblaciones para las cuales no es posible observar directamente la conducta alimentaria, como en grupos de primates aislados, y hasta en grupos de antepasados humanos.

“Estos resultados aclaran cómo podemos utilizar el cálculo dental para reconstruir la ecología de la dieta en arqueología, primatología y evolución humana”, afirma Domingo C. Salazar-García, del departamento de Prehistoria y Arqueología de la UV. Este descubrimiento demuestra que el cálculo dental es, probablemente, un reservorio de la dieta muy útil, pero a la vez más complicado de lo que originalmente se pensaba.

El cálculo o sarro dentario se ha convertido en una fuente de múltiples datos sobre la historia de la vida de individuos, vivos o muertos, y está ganando terreno para ser considerado como un material de gran valor para la reconstrucción objetiva de la historia de la vida.

Los investigadores utilizan cada vez más las partículas de las plantas atrapadas en el cálculo dental para reconstruir cuál era la elección alimentaria de las poblaciones del pasado. Por ejemplo, los microrestos vegetales de los cálculos dentales se han utilizado para identificar el uso de las plantas en los homínidos, como los neandertales y los Australopithecus sediba.

Pero deducir el uso de las plantas a partir del cálculo dental es aún un reto que habrá que afinar y mejorar, porque hasta ahora muy pocos estudios han intentado correlacionar los datos que aporta con los registros dietéticos. En este sentido, los chimpancés, como también otros parientes vivos más cercanos, constituyen una de las mejores analogías para poner a prueba este método y descubrir algunos de los comportamientos más antiguos como especie.  

“En nuestro estudio se compara la información de la composición del cálculo dental de los animales con los datos observados a largo plazo del comportamiento de los chimpancés salvajes del Parque Nacional de Taï, en Costa de Marfil”, detalla Robert Poder, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, y cuya tesis dirige el investigador Domingo C. Salazar García de la UV.

Con este objetivo, los investigadores hicieron un análisis de alta resolución de los microrestos del cálculo dental de 24 chimpancés (Pan troglodytes verus) muertos de Taï. Basándose en la mezcla de microrestos (fitolitos y almidón) de los restos vegetales, reconstruyeron la dieta de los animales. Por otra parte, los científicos identificaron evidencias de importantes acontecimientos que ocurrieron en la vida de los individuos, como es el destete y la adquisición de habilidades de utilizar herramientas, como romper las nueces.

Desde hace tiempo son conocidos los factores como la especialización de la dieta, la adquisición de herramientas para alimentarse y la edad de destete de los lactantes son de gran importancia en los grandes simios y en los humanos. No obstante, hasta ahora muchos de los enfoques realizados para reconstruir la dieta han dejado sin respuesta las preguntas específicas sobre su composición y sobre los acontecimientos ocurridos en la historia de la vida de los individuos, sobre todo para los especímenes fósiles.

Por tanto, son necesarios métodos nuevos para recuperar datos sobre la alimentación de diferentes poblaciones que eviten algunas deficiencias que presentan otras técnicas, como la observación directa o el análisis de isótopos estables. Es evidente que en algunos contextos la observación directa simplemente no es posible, como en el caso de las poblaciones de grandes simios y de grupos humanos extinguidos.

Referencia bibliográfica:

Robert C. Power, Domingo C. Salazar-García, Roman M. Wittig, Martin Freiberg, Amanda G. Henry. "Dental calculus evidence of Taï Forest Chimpanzee plant consumption and life history transitions one foods African breadfruit important shared food" Scientific Reports 19 October 2015, DOI: 10.1038/srep15161

LOS CANGUROS EMITEN TANTO METANO COMO LOS CABALLOS

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Las vacas son las principales emisoras de gas metano en el reino animal, con una producción de hasta 200 litros al día. Ante la alta población de canguros en Australia, un equipo ha cuantificado la emisiones que producen estos marsupiales, considerados hasta ahora 'poco contaminantes'. Los resultados revelan que los canguros producen con sus ventosidades tanto gas como otros herbívoros, alrededor de mil litros de metano al año.

La población estimada de canguros se encuentra entre 34 y 35 millones de ejemplares. / Wikipedia

Los científicos han defendido que los canguros se encuentran entre los herbívoros que expulsan menos metano (CH₄) con sus ventosidades –uno de los gases invernadero más contaminantes, solo por detrás del dióxido de carbono– debido a que poseían, supuestamente, una flora intestinal particular.

Sin embargo, un nuevo estudio, liderado por la Universidad de Zúrich (Suiza), demuestra que estos animales emiten tanto gas como el resto de herbívoros. Los expertos cifran en 38.000 millones de litros la cantidad de CH₄ que los 35 millones de canguros australianos envían a la atmósfera cada año.  

“Los canguros no son criaturas que produzcan misteriosamente bajas cantidades de metano, sino herbívoros con una comunidad microbiana que genera este gas activamente”, explica a Sinc Marcus Clauss, investigador de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Zúrich y coautor del estudio.

Durante los análisis del trabajo, publicado en la revista Journal of Experimental Biology, los científicos descubrieron que estos marsupiales australianos producían prácticamente la misma cantidad de gas que los caballos, por lo que no son menos flatulentos que otros herbívoros.

El equipo de científicos también comprobó la cantidad de metano emitido con respecto a la cantidad de comida que ingerían los animales y constataron que en vez de producir más metano, los canguros que podían comer todo lo que deseaban producían menos gas.

“Si los canguros comen menos, el material se mueve a través del intestino a un ritmo más lento, por lo que los microbios tienen más tiempo para la digestión y producen más metano a partir de una determinada cantidad de alimentos. Si comen más, entonces el material se mueve a través del intestino más rápido y los microbios generan una cantidad menor del gas”, explica Clauss.

Las emisiones de los canguros en cifras

Los datos recogidos sugieren que un canguro, con una masa corporal media de 20 kilos, produce alrededor de mil litros de metano al año. La población estimada de estos animales en Australia, excluyendo los animales de áreas remotas que no pueden ser contabilizados y los números sobre las especies de marsupiales más pequeñas que tampoco se disponen, se encuentra entre 34 y 35 millones.

Con estos datos, los científicos calculan que los litros de metano emitidos por los canguros se encuentran en torno a los 38.000 millones al año. A pesar de la cifra, estas emisiones solo representan el 1% del metano que liberan los rumiantes domésticos australianos. No es un dato sorprendente, ya que las vacas lecheras pueden llegar a los 200 litros en un solo día.

Según Clauss no existe un método para reducir las emisiones de metano de los canguros, pero tampoco lo considera necesario. “Si hubiera que reducir las emisiones, el sector de los rumiantes domésticos es mucho más importante.

De hecho, ya hay programas que intentan criar animales que produzcan menos metano –hay cierto nivel de herencia genética en la cantidad de gas que se emite-. También se está tratando de desarrollar vacunas contra las bacterias metanogénicas, pero únicamente para animales de granja y no para canguros", puntualiza el experto.

Para Adam Munn, investigador de la Universidad de Nueva Gales del Sur y coautor del estudio, la mejor manera de reducir las emisiones totales es "empezar a realizar un pastoreo de baja intensidad de especies mixtas en lugar de una ganadería centrada en una sola especie”.

Referencia bibliográfica:

 Clauss, M. et al. (2015) "Decreasing methane yield with increasing food intake keeps daily methane emissions constant in two foregut fermenting marsupials, the western grey kangaroo and red kangaroo"  J. Exp. Biol. 218, doi: 10.1242/jeb.128165.

DESCUBREN MÁS MICROORGANISMOS QUE METABOLIZAN EL METANO

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Los libros de texto sobre los organismos que metabolizan el metano podrían tener que ser reescritos debido al hallazgo que unos científicos han hecho de dos arqueas con esta capacidad. El descubrimiento es doblemente importante porque con él se revela que estos microorganismos desempeñan un papel relevante, aunque por ahora poco conocido, en las emisiones y consumo de este gas con efecto invernadero.

Paul Evans analizando una comunidad microbiana procedente de un acuífero de una veta profunda de carbón. (Foto: University of Queensland)

El equipo de Gene Tyson y Paul Evans, de la Universidad de Queensland en Australia, tomó muestras de los microorganismos en el agua de un acuífero de una veta profunda de carbón, a 600 metros por debajo de la superficie terrestre, en la cuenca de Surat, cerca de Roma, Queensland, y reconstruyó los genomas de los organismos capaces de metabolizar metano.

Tradicionalmente, estos tipos de organismos que metabolizan metano pertenecían a un único grupo de arqueas llamado Euryarchaeota. Sin embargo, los nuevos organismos metabolizantes del metano descubiertos por el equipo de Tyson pertenecen a un grupo de arqueas conocido como Bathyarchaeota, que es evolutivamente distintos y cuyas especies se hallan en una amplia gama de entornos, incluyendo los sedimentos del fondo del mar y de lagos de agua dulce y similares.

Información adicional

LA TESTOSTERONA PUEDE ESTAR MODULADA POR LAS NORMAS SOCIALES

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La testosterona ha sido considerada una hormona eminentemente masculina, cuya presencia estaba determinada por factores innatos. Sin embargo, un estudidio, liderado por Universidad de Michigan (EE UU), indica que la influencia cultural que ha llevado tradicionalmente al sexo masculino al ejercicio del poder y ha relegado al femenino a un segundo plano ha podido influir en la existencia de niveles de testosterona más altos en los hombres.

El trabajo, publicado en la revista PNAS, examina cómo los niveles de testosterona cambian en comportamientos asociados tradicionalmente con el sexo masculino, como la competición y el ejercicio del poder. Para ello, el equipo científico, dirigido por Sari M. van Anders, analizó el nivel hormonal de 41 participantes –que además eran actores profesionales– antes y después de realizar un monólogo que representaba una interacción laboral en la que se realizaba una ostentación de poder.

El guion del monólogo fue escrito por un director de teatro con el apoyo de los autores del estudio de manera que el texto permitiera actuaciones enmarcadas en diferentes géneros. Se solicitó a los actores, hombres y mujeres, que representaran el monólogo dos veces –una en un estilo masculino y otra en un estilo femenino– para discernir si los cambios en los niveles de testosterona se debían a la demostración de poder en sí mismo o al estilo de actuación interpretando a un hombre o a una mujer.

Los autores descubrieron que al realizar el monólogo los niveles de testosterona se elevaban en las mujeres, independientemente del sexo al que encarnaran durante la representación.

Según los científicos, estos resultados sugieren que el comportamiento competitivo exhibido en el monólogo pudo haber modulado la testosterona más que la caracterización masculina, y que las normas sociales que fomentan comportamientos diferentes entre hombres y mujeres pueden contribuir a la existencia de niveles más altos  de testosterona en los varones.

Los autores del estudio señalan que anteriormente la diferencia en los niveles de testosterona era concebida ampliamente como una diferencia de sexo, es decir, que su mayor o menor presencia reflejaba masculinidad y feminidad. En conjunto, esto llevaba a una caracterización de la testosterona como la esencia de la masculinidad, fija, invariable y determinada únicamente por factores innatos. Sin embargo, este trabajo hace hincapié en la existencia de la neuroplasticidad y la modulación social.

“Claramente, la testosterona responde al contexto social, pero siguen existiendo enormes brechas en la comprensión de cómo la plasticidad neuroendocrina está modulada por las normas sociales, especialmente por las relacionadas con el género”, concluyen. (Fuente: SINC)

EL MECANISMO DE LOS HONGOS PARA INFECTAR PLANTAS, UNA CUESTIÓN DE SEXO

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¿Cómo infectan los hongos parásitos a las plantas del tomate? Es una pregunta que preocupa a millones de agricultores. Pero un equipo de la Universidad de Córdoba ha descubierto el mecanismo: estos patógenos utilizan la misma ruta para detectar señales sexuales como guías para localizar las tomateras, es decir, que para alcanzar las raíces de las plantas y comenzar la colonización, emplean el mismo proceso que para reproducirse.

Hongo Fusarium oxysporum colonizando la raíz de una tomatera. / Antonio Di Pietro

Investigadores del departamento de Genética de la Universidad de Córdoba y del Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario ceiA3 describen por primera vez con detalle y pruebas el mecanismo empleado por los hongos patógenos para localizar e infectar las plantas. Según los científicos, es una cuestión de sexo.

Tras cinco años de investigación, el equipo de Antonio Di Pietro ha detectado que los hongos se dejan guiar por unas señales que emite la planta para alcanzar sus raíces y comenzar su colonización, empleando para ello el mismo mecanismo que usarían para reproducirse. Estas conclusiones, publicadas en la revista Nature, pueden tener implicaciones en la forma de tratar estos agentes patógenos.

Los hongos parásitos provocan pérdidas de importancia en la agricultura mundial y son más difíciles de controlar que otras plagas, como las de bacterias. El descubrimiento puede contribuir ahora al desarrollo de tratamientos fungicidas más eficientes.

Los científicos han descubierto la vía de infección del hongo en uno de los cultivos hortícolas más comunes del planeta, el del tomate: una señal que el agente infeccioso detecta en pleno subsuelo y le permite dirigir su crecimiento hasta llegar a la raíz de la planta y causarle daño.

El hongo parásito de las tomateras no solo utiliza esa señal química para llegar hasta su objetivo, sino que el mecanismo molecular es, además, inesperado. El hongo, de la especie Fusarium oxysporum, dirige su crecimiento hasta alcanzar la raíz de la planta empleando los mismos sistemas de identificación que usaría para responder a un reclamo sexual.

A través de los receptores con los que detecta unas señales reproductivas denominadas feromonas, descubre otras proteínas que la planta secreta en el subsuelo. De este modo, las raíces de los vegetales actúan como faros en la obscuridad, permitiendo al microorganismo que dirige su hasta entonces desnortado crecimiento hacia ellos y propiciando, en última instancia, su infección y destrucción.

Ya desde el siglo XIX, los botánicos sospechaban que los hongos patógenos empleaban algún tipo de mecanismo para alcanzar la planta que colonizaban, pero hasta ahora no había sido descrito. Así lo sugería el alemán Anton de Bary, pionero de la fitopatología, en un manual de 1884 que el investigador principal de este hallazgo, Antonio Di Pietro, llegó a consultar al comenzar este trabajo.

Crecimiento dirigido

Los hongos no tienen capacidad de desplazamiento por sí mismos, como les pasa a los animales, sino, más parecidamente a las plantas, tienen que orientar su crecimiento para captar recursos. Para estudiar el crecimiento dirigido, el grupo de Di Pietro experimentó en hongos que afectan al cultivo del tomate con diferentes reclamos.

En una placa de Petri se situaron colonias de la especie patógena y se introdujo dos pocillos: en uno había substancias que podrían atraer al hongo y en el otro, agua, como elemento de control. Estas substancias eran glucosa y feromona. La primera proporciona energía al organismo. La segunda es una pequeña proteína que se emite en el proceso de reproducción sexual y está ampliamente descrita en la levadura del pan (Saccharomyces cerevisiae), una especie fúngica modelo en investigación científica. Finalmente, también se introdujeron raíces de tomatera para observar las reacciones del parásito.

Los hongos dirigieron su crecimiento no sólo hacia el compuesto que les proporciona nutrientes, la glucosa, sino también hacia el reclamo sexual y las raíces de tomate. Los investigadores habían demostrado este crecimiento dirigido, denominado científicamente quimiotropismo.

“Sin embargo, aunque el hallazgo era ya relevante, puesto que solo se conocía quimiotropismo en pocos casos en la naturaleza y sólo uno entre hongos, no quisimos quedarnos ahí. Teníamos un hallazgo que consideramos que alcanzaría un impacto notorio y de relevancia científica y proseguimos la investigación”, explica Di Pietro.

Una vez se pudo medir el crecimiento dirigido en Fusarium oxysporum, se buscó la manera en la que el hongo lo desarrollaba. A partir de un abordaje genético, los científicos analizaron los genes que podrían estar vinculados con este proceso y descubrieron un hecho inesperado.

Primero, identificaron dos rutas metabólicas. Una era propia de la obtención de alimento y estaba vinculada a la señal química de la glucosa y su detección por el microorganismo. La otra ruta es la que utiliza el hongo para captar feromonas sexuales durante el apareamiento. Sorprendentemente, los hongos a los que se les había bloqueado el receptor de las feromonas tampoco respondían al estímulo de la raíz del tomate.

El equipo descubrió, además, que en este proceso desempeñaban un papel importante unas enzimas vegetales denominadas peroxidasas, previamente conocidas determinantes del crecimiento y la protección de las plantas.

Las plantas, al eclosionar de la semilla y crecer, secretan estas peroxidasas para desarrollarse y defenderse en un ambiente hostil. “Con ello abren la puerta también a los hongos que la pueden colonizar”, señala Di Pietro.

Los científicos identificaron tres de estas peroxidasas que son como carteles luminosos en una carretera a obscuras para el hongo. Estimulando al hongo con peroxidasas obtenidas de la raíz de la planta, los investigadores pudieron confirmar que estas proteínas actuaban como atrayentes y, por tanto, comprobar la diana química que empleaba el hongo para dirigir certeramente su crecimiento hacia la planta que quiere invadir.

Nuevos tratamientos antifúngicos

El hallazgo de esta vía molecular abre la puerta a nuevos tratamientos antifúngicos. Uno podría ir encaminado a bloquear la actividad de estas peroxidasas en los cultivos afectados por Fusarium oxysporum. Además del tomate, este hongo ataca a más de cien cultivos diferentes, como el plátano, el melón y el garbanzo, entre otros.

Otro método podría dirigirse al bloqueo del sistema de recepción de estas señales en el hongo, por medio de un nuevo tipo de fungicida. El investigador de la UCO advierte, además, de una doble perspectiva de este trabajo: “Es posible que no solo utilicen esta vía los hongos patógenos para llegar a sus hospedadores, sino también los hongos micorrizas para alcanzar las plantas con las que desarrollarán una simbiosis beneficiosa para ambos”.

Referencia bibliográfica:

David Turrà, Mennat El Ghalid, Federico Rossi y Antonio Di Pietro. "Fungal pathogen uses sex pheromone receptor for chemotropic sensing of host plant signals". Nature. 2015. DOI: 10.1038/nature15516