Investigación del extraordinario cultivo de hongos de las hormigas
Las hormigas cortadoras de hojas presentan fascinantes semejanzas con los agricultores humanos. Mientras que los humanos han domesticado cultivos durante miles de años, estas hormigas llevan millones de años recolectando vegetación para el cultivo de hongos. La agricultura humana está cada vez más amenazada por el clima en rápida evolución. Sin embargo, las hormigas cortadoras de hojas han cultivado satisfactoriamente hongos desde Texas hasta Argentina en condiciones extremadamente variables de lluvia y temperatura. «Resulta fascinante que sus sistemas de cultivo hayan persistido durante millones de años en diversos hábitats, lo que implica que han logrado resiliencia al cambio climático. Mi investigación trata de examinar los mecanismos que propician esta resiliencia», comenta Jonathan Shik, profesor asociado del Departamento de Biología de la Universidad de Copenhague y coordinador del proyecto ELEVATE. En dicho proyecto, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, Shik y su equipo investigaron las hormigas cortadoras de hojas para tratar de comprender sus procesos agrícolas y los principios evolutivos generales que rigen la domesticación de cultivos. «En esta investigación se pretendía comprender la dinámica coevolutiva que permitió que las hormigas desarrollaran sofisticados sistemas agrícolas con un simbionte fúngico», explica Shik.
Investigación sobre la agricultura de las hormigas en la selva tropical y en el laboratorio
Como cualquier agricultor de éxito, las hormigas cortadoras de hojas deben abonar sus cultivos con las mezclas específicas de nutrientes que necesitan para prosperar. Los agricultores humanos utilizan fertilizantes inorgánicos, mientras que las hormigas cortadoras de hojas buscan fragmentos de vegetación fresca que convierten en un mantillo nutritivo y plantan en su huerto de hongos. «¿Cómo “saben” estas hormigas qué nutrientes específicos necesita su cultivo de hongos? ¿Cuáles son las necesidades nutricionales específicas del cultivo de hongos?», se pregunta Shik. Para averiguarlo, el equipo de ELEVATE estudió hormigas cortadoras de hojas recolectoras en libertad en una selva tropical panameña. Los investigadores extrajeron fragmentos de hojas de las mandíbulas de las hormigas y analizaron su contenido nutricional para determinar qué nutrientes utilizan las hormigas para «fertilizar» su cultivo de hongos. Otra parte del proyecto consistió en aislar hongos de las colonias de estas hormigas y cultivarlos en placas de Petri. Esto les permitió determinar las condiciones en las que el hongo crece mejor. A continuación, los investigadores combinaron los datos de la selva tropical y los experimentos con placas de Petri, para comprobar si los nutrientes buscados por las hormigas se centran en los requisitos nutricionales «óptimos» de crecimiento del cultivar fúngico.
Arrojar luz sobre los paralelismos agrícolas
Uno de los principales resultados del proyecto ELEVATE fue el descubrimiento de compromisos evolutivos con la domesticación de los cultivos de las hormigas cultivadoras de hongos, que se asemejan a los compromisos observados en sistemas agrícolas humanos. El equipo descubrió que, a medida que los cultivos de hongos se especializaban con el tiempo, empezaron a proporcionar recompensas nutricionales de mayor calidad, pero también se volvían menos resistentes a una disminución de nutrientes,lo que los hizo más dependientes de sus agricultores. Los investigadores descubrieron asimismo los mecanismos moleculares y celulares que subyacen al cultivo fúngico y cómo produce recompensas nutricionales para las hormigas. «Demostramos que el cultivar fúngico recicla altruistamente sus propios componentes celulares —mediante un proceso llamado autofagia— al generar metabolitos nutricionales que se utilizan para abastecer a sus agricultoras hormigas».
Principios fundamentales de la domesticación de cultivos
Shik añade que la investigación quizá no pueda ayudar directamente a los sistemas agrícolas humanos, pero ha revelado algunos de los principios evolutivos básicos que rigen la domesticación de cultivos. «Para que esta se produzca, no se necesita un nivel humano de cognición, cultura o innovación tecnológica», concluye Shik.
Palabras clave
ELEVAR, hormiga, agricultura, clima, cambio, domesticado, cultivos, agrícola, paralelismos