LOS HONGOS DEL SUELO Y LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 3ra Parte

(Casillas, Espinosa Asuar, & Vélez, 2021)

Hongos del suelo y captura de Carbono: el efecto Gadgil

La relación evolutiva entre micorrizas y hongos saprobios es muy estrecha, y juegan un papel central en la degradación de la materia orgánica del suelo. De hecho, ambos grupos de hongos poseen enzimas especializadas, entre ellas las carbohidrolasas y fosfatasas, que se encargan de desintegrar compuestos complejos para obtener Carbono y Fósforo.

Al explotar el mismo recurso y tener una capacidad metabólica semejante, estos dos tipos de hongos llegan a competir entre sí. A este fenómeno se le llama “efecto Gadgil”, en honor a sus descubridores Ruth y Peter Gadgil.

La competencia generada entre hongos saprobios y micorrizas, ocasiona que ambos organismos liberen diversos metabolitos secundarios en el medio para combatir al opuesto. Por ejemplo, ectomicorrizas como Tuber melanosporum y Suillus bovinus, pueden secretar sustancias antibióticas o antifúngicas, así como compuestos volátiles orgánicos (CVO) que llegan a reducir o inhibir la actividad o el crecimiento de los hongos saprobios que existen en su área de influencia. Curiosamente, esto conlleva a que se limite el proceso de descomposición de la materia orgánica en el suelo y, por lo tanto, a que no se libere el Carbono, el cual se queda almacenado de forma indefinida, rompiendose parcialmente el ciclo de este nutriente. Esto repercute también en el ciclo del Nitrógeno, ya que se limita la capacidad de degradación que tienen los saprobios para descomponer materiales ricos en éste elemento.

Líquenes

Posiblemente los líquenes fueron de los primeros organismos holobiontes en colonizar los ambientes terrestres, gracias a que viven como simbiontes entre algas verdes (principalmente Trebouxia), cianobacterias (como Nostoc) y hongos (tanto filamentosos como levaduras), primordialmente del filo Ascomycota. Gracias a esta antigua asociación que data de hace aproximadamente 450 millones de años, surgió la fijación del Nitrógeno y la fotosíntesis en el ambiente terrestre.

Actualmente, los líquenes están confinados a las llamadas costras biológicas, que son un conjunto de organismos presentes en las partes superficiales de las rocas, corteza de los árboles y superficie del suelo. Estos simbiontes pueden llegar a dominar alrededor del 8.0% de los ecosistemas terrestres, como los árticos, boreales y áridos. Cada uno de sus diminutos integrantes realiza funciones que son indispensables para los demás miembros del ecosistema y en definitiva están ligadas a los ciclos biogeoquímicos. Las hifas, que corresponden al componente fúngico de los líquenes, producen ácidos orgánicos que aceleran el intemperismo y son capaces de disolver los agregados del suelo.

Los agregados del suelo se forman a partir de las partículas más pequeñas, que se unen unas con otras y que normalmente provienen del limo, la arcilla y la arena. De tal manera que, al ser disueltos, se puede aprovechar como nutriente cada rastro de Carbono o de sustancia mineral del ambiente.

Por otra parte, las cianobacterias y las algas, los simbiontes fotosintéticos, fijan el carbono a partir del CO2 que está presente en la atmósfera, produciendo azúcares y alcoholes, los cuales entre un 70-80% son incorporados al metabolismo del hongo simbionte, incrementando su biomasa y produciendo oxígeno. Particularmente, las cianobacterias tienen la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico (N2).

En cuanto al ciclo del azufre, los líquenes lo incorporan a partir de determinados compuestos que pueden estar presentes en la atmósfera, como por ejemplo el ácido sulfhídrico. Muchos de los compuestos con azufre que llegan a la atmósfera se depositan en las superficies en condiciones húmedas y secas. Cuando están en condiciones húmedas, se acidifican y pueden incorporarse al ciclo hidrológico, formando parte de la lluvia ácida, en tanto que, cuando están condiciones secas, ya sea en su estado sólido o gaseoso, pueden formar parte de los flujos cíclicos del viento. En ambos casos llegan finalmente a caer en la litósfera, la hidrósfera y la biósfera, en ésta última los líquenes son una parte que puede absorber los componentes de azufre. Gracias al entramado que se teje entre las hifas fúngicas y los fotosimbiontes (microorganismos fotosintéticos que forman el talo), cuando los líquenes tienen niveles de hidratación adecuados, son capaces de captar sulfuro de carbonilo (COS).

Los líquenes también pueden captar compuestos de azufre, acumulándolos en forma de dióxido de azufre. En ocasiones esto afecta algunas de sus funciones vitales, como puede ser el flujo de nutrientes, sobre todo en la ruta metabólica de los carbohidratos.  Asimismo, hay líquenes que pueden liberar el azufre, al emitir a la atmósfera cantidades significativas de compuestos como el ácido sulfhídrico, por ejemplo. Esta capacidad de sensibilidad y acumulación en los líquenes es a menudo utilizada como un indicador de contaminación, pues estos compuestos suelen estar en el ambiente debido a que se usan como fungicidas para los cultivos.

De halos de evolución a hifas ambientalistas y la biotecnología

A lo largo de la historia evolutiva de los hongos, estos han adquirido versatilidad y diferentes estilos de vida, por lo que presentan numerosas estrategias ecológicas ligadas a la adquisición de nutrientes y a tener un papel muy importante dentro de los ciclos biogeoquímicos. Estudiar los procesos asociados a estas estrategias nos permitirá entender mejor su historia evolutiva y su participación en los procesos ecosistémicos a diferentes escalas en nuestro planeta.

El complejo y diverso metabolismo de los hongos y sus relaciones con los ciclos biogeoquímicos, brinda grandes oportunidades en las ciencias ambientales para su uso en la biotecnología y en otras áreas. Algunas transformaciones fúngicas tienen aplicaciones benéficas en biotecnología ambiental, por ejemplo, en ambientes que necesitan recuperarse y desintoxicarse de metales, así como en la degradación de contaminantes orgánicos que afectan el medio ambiente y a otros organismos vivos. Al entender a los hongos, también es posible lograr un manejo más integral de los ecosistemas. Hongos saprobios, líquenes, micorrizas y levaduras, y sus moléculas, seguirán circulando y evolucionando a través de los ciclos biogeoquímicos de la Tierra.

Referencias:

Casillas, C., Espinosa Asuar, L., & Vélez, P. (Enero de 2021). EL HALO INFINITO DE LA QUÍMICA: LOS HONGOS DEL SUELO Y LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. Obtenido de Oikos UNAM: http://web.ecologia.unam.mx/oikos3.0/index.php/articulos/hongos-y-suelo

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