El papel de las bacterias simbióticas en las hormigas
Para digerir los alimentos y conservar un estado de salud adecuado, la mayoría de los animales dependen de las bacterias simbióticas. Este fenómeno es especialmente patente en las poblaciones que producen su propio alimento como los humanos y algunas hormigas. De hecho, el estudio de las poblaciones de hormigas que cultivan hongos resulta de gran utilidad para obtener información sobre las bacterias simbióticas presentes en los humanos. Al igual que los humanos, las hormigas que cultivan hongos se han agrupado en poblaciones complejas y de grandes dimensiones que dependen de numerosas bacterias simbióticas. El objetivo del estudio interdisciplinario llevado a cabo en AMIABLE fue conocer mejor la simbiosis bacteriana a fin de determinar el impacto de esta relación sobre la evolución social de las hormigas. «El trabajo se centró en el estudio de tres tipos de bacteria intestinal descubiertas recientemente que suelen habitar en el interior de las hormigas que cultivan hongos», explica Jacobus Jan Boomsma, coordinador del proyecto. «Parece que estas bacterias simbióticas son necesarias para la digestión del huésped, se trata de un mutualismo complejo que se ha convertido en uno de los sistemas modelos mejor estudiados de la evolución social». Con más detalle El equipo de AMBIABLE se basó en estudios anteriores realizados en el Centro para la Evolución Social (Centre for Social Evolution, CSE) de la Universidad de Copenhague en los que investigaron los tipos de bacterias simbióticas presentes en el intestino de los atinos u hormigas cultivadoras de hongos. Estos estudios mostraban que las comunidades de microorganismos intestinales del linaje de las hormigas cultivadoras de hongos más evolucionado, las hormigas cortadoras de hojas, estaban formadas por unas pocas cepas bacterianas pero en cantidades abundantes. Tras estos resultados, se llevaron a cabo estudios con microscopía electrónica de transmisión para mostrar que cada una de estas bacterias simbióticas presenta adaptaciones estructurales, ya sea intracelular, extracelular o ambas, que le permiten vivir en la hormiga huésped. Uno de los principales resultados del proyecto emergió del análisis de los cambios dinámicos en presencia de abundantes bacterias intestinales durante el desarrollo larvario y la pupación. «A partir de este análisis, fue posible reconstruir las rutas de transmisión de bacterias simbióticas desde el huevo hasta la fase adulta en hormigas cortadoras de hojas tanto del género Acromyrmex como del género Atta», afirma Boomsma. Por otro lado, se descubrió que la densidad global de bacterias permanecía similar en todas las fases del desarrollo de las hormigas Acromyrmex. Sin embargo, en el caso del género Atta, las larvas y las pupas contenían una cantidad insignificante de bacterias, mientras que los trabajadores adultos solían presentar muchas de ellas. Este fenómeno sugiere que las bacterias simbióticas del género Atta no se mantienen de forma activa en las etapas anteriores a la fase adulta. «Los resultados indican que las vías de transmisión para las bacterias simbióticas pueden ser diferentes entre las distintas fases del desarrollo y entre géneros muy cercanos», explica Boomsma. «En el proyecto AMIABLE se puso de manifiesto la necesidad de describir los mecanismos de adquisición y pérdida de bacterias para entender con precisión las posibles actividades mutualistas de los microrganismos intestinales simbióticos». Numerosas ventajas Según Boomsma, el trabajo realizado en AMIABLE podría contribuir al avance de Europa en la consecución de sus objetivos en términos de medioambiente y seguridad alimentaria a través de la reducción del uso de pesticidas. «Dado que artrópodos responsables de plagas y vectores de enfermedades humanas y animales viven en simbiosis con bacterias, el estudio de las interacciones simbionte-huésped facilita el desarrollo y la aplicación de soluciones de control de insectos que respeten el medioambiente», afirma. Las hormigas cortadoras de hojas constituyen una de las principales plagas agrícolas en la América neotropical. Por ejemplo, en Latinoamérica son responsables de la destrucción de cultivos de café, cacao y caña azúcar con un valor de millones de euros, lo que tiene un impacto directo sobre los consumidores europeos. «Es posible que mediante la eliminación de bacterias simbióticas se logre un control de estas hormigas sin dañar el medioambiente. Esto supondría una enorme ventaja tanto para los consumidores como para los productores de todo el mundo», concluye Boomsma.
Palabras clave
AMIABLE, bacterias simbióticas, simbiosis microbiana, microscopía electrónica de transmisión, agricultura