20 enero, 2011

Una ameba es el agricultor más primitivo

¿Quién no conoce a las amebas?… esos diminutos organismos unicelulares, amorfos y de vida libre, que viven alimentándose de las bacterias que van encontrando en su camino. Las amebas, evolutivamente hablando, están ubicados entre los hongos y los animales, es por esta razón que poseen cierto grado de interacción social, formando agregados multicelulares cuando el alimento escasea. Este agregado celular —muy parecido a una babosa— tiene la capacidad de migrar y desarrollar cuerpos fructíferos (ver Figura), los cuales empiezan a desarrollar un tallo que en la punta posee una especie de esfera (soros) que es donde se almacenarán las esporas. Cuando madura, las esferas revientan liberando las pequeñas esporas que germinarán cuando las condiciones sean las adecuadas, iniciando nuevamente con su ciclo de vida.


Pero, ¿cómo estos simples organismos pueden llegar a ser agricultores? Hasta ahora se conocen solo unas cuantas especies que han desarrollado la agricultura. Por ejemplo, las hormigas cultivadoras de hongos, quienes se encargan de dispersar y sembrar las semillas —que vienen a ser las esporas de los hongos— y luego las cultivan alimentándolas con las hojas que recolectan del bosque, así tienen una constante fuente de alimento.

Debra Brock era una estudiante que se pasó toda su carrera universitaria, en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Rice, observando y analizando a la ameba Dictyostelium discoideum, más conocida como el moho del fango (de cariño “Dicty”). Cuando analizó detenidamente los soros de 35 especímenes que fueron recolectados de varias regiones de Minnesota, observó que —a parte de las esporas de D. discoideum— algunos clones portaban bacterias.

Así que, para confirmar esta extraña observación, con la ayuda de una micropipeta, extrajo todo el contenido de los soros y los sembró en un medio de cultivo para bacterias (Agar nutritivo). Después de un par de días, empezaron a formarse colonias bacterianas. Además, Brock observó que las bacterias podían crecer en otros lugares, cuando los agregados de Dicty migraban hacia zonas libres de bacterias, antes de formar los cuerpos fructíferos. Esto indicaría que las bacterias eran llevadas “en sus bolsillos”, lo que hacía suponer que se estaban comportando como agricultores, llevando sus semillas hacia otras zonas donde no hay alimento, regenerando las colonias bacterianas de las cuales se alimentarán.

farmer

Pero, sólo el 36% de sus clones recolectados tenían esta capacidad. Así que Brock analizó sus secuencias de ADN mitocondrial y ribosomal para determinar si sus clones eran de la misma especie o no, los resultados arrojaron que no habían diferencias entre ellas, correspondiendo a la misma especie. Por otro lado, al analizar el ADN ribosomal de las bacterias presentes en los soros vieron que ellas si pertenecían a diferentes especies, y muchas de ellas formaban parte de la dieta principal de Dicty.

Para determinar la capacidad de Dicty para cargar bacterias como semillas, las sometieron a un tratamiento con antibióticos, para así eliminar cualquier bacteria que pudieran estar llevando consigo. Luego, sembraron tanto a las Dicty agricultoras como no agricultoras en medios de cultivo llenos de una bacteria llamada Kleibsella aerogenes y les extrajeron sus soros para sembrarlas en un medio de cultivo estéril. Al cabo de un par de días, empezaron a formarse colonias de K. aerogenes en las placas que tenían los soros de las Dicty agricultoras, confirmando la capacidad de portar bacterias a manera de semillas.

Luego, Brock analizó los beneficios que le puede conferir esta peculiar característica. Lo que hizo fue cultivar las Dicty bajo diferentes condiciones: en un medio de cultivo estéril, en un medio de cultivo con bacterias y en muestras de suelo previamente esterilizadas. Luego compararon el número de esporas formadas por las Dicty agricultoras con respecto a las no agricultoras, la cual está relacionada directamente con su crecimiento y desarrollo.

Cuando las Dicty eran puestas en un medio de cultivo libre de bacterias o en muestras de suelo estériles (a y c), las Dicty agricultoras se desarrollaron muy bien gracias a su capacidad de regenerar las colonias bacterianas que eran usadas como alimento Una vez que consumían todos sus recursos empezaban a formar los cuerpos fructíferos y esporas. Las Dicty no agricultoras no se desarrollaron por no tener una fuente de alimento. Sin embargo, cuando las Dicty eran puestas en medios de cultivo con bacterias (b), las que mejor se desarrollaban eran las no agricultoras.

dicty

Lo que pasaba era que las Dicty agricultoras estaban preparadas para almacenar bacterias antes que estas se agotaran. Sin embargo, cuando estaban en un medio lleno de bacterias, a pesar que la cantidad de alimento era suficiente, las Dicty agricultoras dejaban de consumirlas y las empezaban a almacenar, mientras que las Dicty no agricultoras seguían alimentándose, por esta razón, las no agricultoras desarrollaron un poco más de esporas que las agricultoras.

Entonces, ¿cuál es la ventaja de ser agricultoras si en la naturaleza, nigún suelo está libre de bacterias? Brock et al. dedujeron que la ventaja que tenían era que las Dicty agricultoras podrían llevar consigo las bacterias que fueran más beneficiosas o nutritivas para ellas. Es como lo que hicieron los humanos cuando iniciaron la agricultura hace unos 12,000 años. Primero seleccionaron las semillas de los mejores frutos, ya sean los más grandes o los más sabrosos, y cuando migraban se llevaban consigo las semillas de esos frutos, a pesar que en las zonas donde se asentarían poseía su propia diversidad de plantas y frutos. Lo mismo hacen las Dicty, llevan consigo las "semillas" de las bacterias que ellos prefieren, ya que a pesar de que D. discoideum es una sóla especie, se ha observado que sus preferencias alimenticias varían entre diferentes poblaciones.

Otra cosa interesante que se observó fue que las Dicty agricultoras no migraban tanto como las no agricultoras. Esto se debería a que como las agricultoras tienen las semillas para generar sus alimentos, no necesitan desplazarse mucho, ya que en cualquier región pueden regenerar colonias bacterianas, mientras que las no agricultoras deben migrar lo suficiente como para encontrar regiones ricas en bacterias.

Entonces, la coencción entre sociedad y agricultura no fue un hecho fortuito y al parecer es un proceso común en la naturaleza. Las Dicty pueden asegurar la alimentación de sus descendientes al cargar las semillas que les brindarán alimento en sus esporas. Además, al tener esta estrategia no se verán en la necesidad de tener que explorar otras regiones en busca de alimento. Aunque el mecanismo agrícola que manejan no es tan complejo como el de las hormigas o termitas, quienes no sólo siembran sus semillas, es este caso las esporas de los hongos, sino que también las cultivan porque alimentan a los hongos con material vegetal para que puedan crecer y desarrollarse, para luego cosecharlas y alimentarlas. En el caso de D. discoideum es como la parte inicial de la agricultura, como cuando el hombre se dio cuenta que las pepas de los frutos que consumían podían regenerar el fruto. Al inicio no las regaban, pero más tarde se dieron cuenta que si lo hacían, y además las abonaban, los frutos crecerían más rápido y serían más grandes.

Referencia:

ResearchBlogging.orgBrock, D., Douglas, T., Queller, D., & Strassmann, J. (2011). Primitive agriculture in a social amoeba Nature, 469 (7330), 393-396 DOI: 10.1038/nature09668

1 comentario:

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