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

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

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

Las relaciones simbióticas entre las plantas y los hongos micorrícicos tienen una antigüedad de unos 475 millones de años y desempeñan un papel fundamental en la biosfera de la Tierra.

Niels Hoebers

Economía sumergida

Las plantas y los hongos intercambian recursos entre sí y son capaces de alcanzar compromisos, resolver compensaciones y desplegar sofisticadas estrategias comerciales.

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 micorrícicos han desarrollado sofisticadas estrategias de intercambio, y pueden discriminar entre las plantas asociadas, intercambiando más recursos a las plantas que les proporcionan más carbono. Los hongos pueden aprovechar las diferencias de valor en las complejas redes de comercio trasladando los recursos hacia donde obtienen un mejor precio de los "compradores" de plantas. En un estudio, ante un suministro desigual de nutrientes en sus redes, los hongos micorrícicos trasladaron el fósforo a las zonas de escasez, donde había mayor demanda y, por tanto, se obtenía un mayor "precio". De este modo, el hongo podía recibir a cambio mayores cantidades de carbono. Los hongos pueden incluso acaparar recursos hasta conseguir un "precio" más alto. Los investigadores están utilizando nuevas herramientas para etiquetar los nutrientes dentro de las redes de hongos y seguir las decisiones comerciales de los hongos.

FUENTES
Van't Padje A. et al. "Mycorrhizal fungi control phosphorus value in trade symbiosis with host roots when exposed to abrupt 'crashes' and 'booms' of resource availability". New Phytol. 5 (2021) doi: 10.1111/nph.17055.

Noë R, Kiers ET. "Mycorrhizal Markets, Firms, and Co-ops". Trends Ecol Evol. 3 (2018) doi: 10.1016/j.tree.2018.07.007.

Bogar LM. Et al. "¿Varía el intercambio de recursos en la simbiosis ectomicorrícica con el contexto competitivo y la adición de nitrógeno?". New Phytol. 3 2022 doi: 10.1111/nph.17871

Kiers et al. "Reciprocal rewards stabilize cooperation in the mycorrhizal symbiosis". Science 12 (2011) doi: 10.1126/science.1208473.

Conexiones subterráneas

Los hongos micorrícicos forman redes que tienen el potencial de conectar las plantas bajo tierra. Estas redes pueden ayudar a distribuir los nutrientes en los ecosistemas. En condiciones de laboratorio, los organismos, como las bacterias, también pueden utilizar estas "superautopistas" fúngicas para el transporte, lo que les permite viajar entre diferentes raíces.

Bajo tierra, los hongos micorrícicos forman redes de hifas que conectan potencialmente las raíces de diversas plantas huésped. La función de estas redes, denominadas redes micorrícicas comunes (RMC), ha sido objeto de debate durante décadas. En algunos casos, pueden facilitar el flujo de nutrientes y carbono, mediar en las relaciones cooperativas y competitivas entre las plantas y ayudar a protegerlas de plagas y patógenos. Una vez que una planta se ha "conectado" a una CMN, la red puede servir de 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 las CMN en condiciones naturales.

FUENTES
Beiler, K. J., et al. "Vertical partitioning between sister species of Rhizopogon fungi on mesic and xeric sites in an interior Douglas-fir forest". Molecular Ecology 21 (2012)

Lian, C. et al. "Tricholoma matsutake in a natural Pinus densiflora forest: correspondence between above- and below-ground genets, association with multiple host trees and alteration of existing ectomycorrhizal communities". New Phytologist 171 (2006)

Figueiredo, A. et al. "Common mycorrhizae network: Una revisión de las teorías y mecanismos detrás de las interacciones subterráneas". Frontiers in Fungal Biology 2 (2021)

Leake, J., et al. "Networks of power and influence: the role of mycorrhizal mycelium in controlling plant communities and agroecosystem functioning". Canadian Journal of Botany 82 1016-1045 (2004).

Newman, E. "Mycorrhizal links between plants - their functioning and ecological significance". Advances in Ecological Research 18, 243-270 (1988).

Robinson, D. & Fitter, A. "The magnitude and control of carbon transfer between plants linked by a common mycorrhizal network". Journal of Experimental Botany 50, 9-13 (1999).
Selosse, M.A. et al. "Mycorrhizal networks: des liaisons dangereuses?". Trends in Ecology & Evolution 21 (2006)

Hongos micorrícicos

Comunicación subterránea

Algunos investigadores han publicado trabajos que sugieren que las plantas pueden captar señales de las plantas vecinas a través de redes micorrícicas compartidas, lo que podría permitirles prepararse para los ataques de insectos. Pero hacen falta muchas más pruebas antes de saber si se trata de "comunicación" real.

FUENTE
Babikova, Z. et al. "Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack". Ecology Letters 16: 835-843 (2013)

FUENTE
Babikova, Z. et al. "Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack". Ecology Letters 16: 835-843 (2013)

Flujos subterráneos

El fósforo, el nitrógeno, el carbono y otros nutrientes fluyen por las redes de micorrizas siguiendo patrones complejos. Para entender cómo los hongos coordinan los flujos, los investigadores vigilan simultáneamente la arquitectura de las redes y la dirección y velocidad de los flujos dentro de ellas.

¿Cómo controlan los hongos los flujos de nutrientes a través de sus grandes y complejas redes? Las redes de hongos están bañadas en un rico campo de información sensorial y deben integrar una compleja serie de estímulos químicos, físicos y ambientales. Las redes de hongos deben remodelarse constantemente, enviando carbono a las puntas de crecimiento para construir nuevas rutas comerciales, y recogiendo 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 averiguar cómo podemos aprovechar mejor el poder de las asociaciones de micorrizas para almacenar carbono y apoyar la salud de los ecosistemas.

FUENTES
Whiteside MD. et al. "Mycorrhizal Fungi Respond to Resource Inequality by Moving Phosphorus from Rich to Poor Patches across Networks". Curr Biol.(12) 2019 doi: 10.1016/j.cub.2019.04.061

Bago B. et al. "Translocation and utilization of fungal storage lipid in the arbuscular mycorrhizal symbiosis". Plant Physiol. (1) 2002.

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

Existen cuatro tipos principales de asociación micorrizal. Cada tipo interactúa con las plantas de forma diferente y difiere en su capacidad de almacenar carbono y buscar nutrientes.

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Pastizales

HONGOS MICORRÍCICOS ARBUSCULARES

Los hongos micorrícicos arbusculares son la forma más antigua y ancestral de simbiosis micorrícica. Estos hongos desempeñaron un papel clave en el desplazamiento de los antepasados de las plantas hacia tierra firme. Cuando aparecieron las primeras raíces, la asociación micorrícica ya tenía unos 50 millones de años.

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

Desde el punto de vista fisiológico, los hongos micorrícicos arbusculares forman estructuras intracelulares en las raíces llamadas arbúsculos. Arbúsculo significa "órgano ramificado en forma de árbol". Esto se debe a que los arbúsculos parecen mini-árboles dentro de las raíces de las plantas. Los arbúsculos son los principales lugares de intercambio de nutrientes entre las plantas y los hongos. Las plantas asociadas a los hongos micorrícicos 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.

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Bosque

HONGOS ECTOMICORRÍCICOS

Los árboles de la mayoría de los bosques boreales y templados dependen de las asociaciones ectomicorrícicas. Las asociaciones ectomicorrícicas han evolucionado más de setenta veces desde el primer movimiento de las plantas en la tierra. Estos hongos forman un manguito micelial alrededor de las puntas de las raíces de las plantas, llamado "red de Hartig", donde se produce el intercambio de nutrientes y carbono. A diferencia de los hongos micorrícicos arbusculares, los hongos ectomicorrícicos no crecen dentro de las células de las plantas ("ecto" significa fuera).

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

Los hongos ectomicorrícicos evolucionaron a partir de hongos descomponedores de vida libre y conservan una amplia gama de enzimas que les permiten degradar sustancias complejas en los suelos. Los hongos ectomicorrícicos son excelentes recolectores y pueden obtener nutrientes que no están al alcance de los hongos micorrícicos arbusculares. Requieren más energía de sus socios vegetales que los hongos micorrícicos arbusculares y tienden a establecer relaciones con arbustos y árboles.

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HONGOS MICORRÍCICOS DE LAS ORQUÍDEAS

HONGOS MICORRÍCICOS DE LAS ORQUÍDEAS

La mayoría de las plantas suministran a sus socios micorrícicos carbono a cambio de nutrientes minerales. Las orquídeas son capaces de hacer algo diferente, y obtienen tanto el carbono como los nutrientes minerales de sus socios fúngicos durante al menos una parte de su vida.

~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 micorrícicos específicos de las orquídeas pueden haber desempeñado un papel en su éxito evolutivo. Hay 250 especies de orquídeas que han perdido la capacidad de hacer la fotosíntesis por completo y adquieren todo el carbono y los nutrientes que necesitan para sobrevivir de sus socios fúngicos.


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HONGOS MICORRÍCICOS ERICOIDES

HONGOS MICORRÍCICOS ERICOIDES

Los hongos micorrícicos ericoides se relacionan con las plantas de la familia Ericaceae, que incluye el brezo, los arándanos y los arándanos rojos. Se encuentran sobre todo en suelos ácidos e infértiles, como turberas, brezales y bosques boreales.

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

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