Desvelado el mecanismo de propagación de patógenos fúngicos perjudiciales para cultivos
En los Estados Unidos, un equipo de científicos ha descubierto la forma por la que ciertos hongos consiguen reducir la resistencia que ejerce el aire sobre sus esporas para propagarlas lo más alto y lo más lejos posible. En su opinión, este descubrimiento puede facilitar que se encuentren formas nuevas de detener la propagación de patógenos fúngicos como la esclerotinia que provocan enfermedades en cultivos como el girasol y la soja y cuestan miles de millones de euros cada año a los agricultores. Este estudio fue financiado en parte por la Unión Europea por medio de una beca Marie Curie por valor de 18.000 euros perteneciente al Séptimo Programa Marco (7PM). Sus descubrimientos se publicaron recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Valiéndose de cámaras de vídeo de alta velocidad para cronometrar la velocidad a la que la esclerotinia expulsaba sus esporas, matemáticos y biólogos de la Universidad de California-Berkeley, la Universidad de Harvard y la Universidad Cornell observaron que este hongo arroja miles de esporas casi simultáneamente, formando un penacho que prácticamente anula la resistencia del aire y genera un viento que transporta muchas de las esporas a una distancia veinte veces mayor que la que podría recorrer una espora por sí sola. Las esporas se expulsan a una velocidad cercana a 8,4 metros por segundo, pero al ser tan pequeñas (con una longitud de 10 micras) la resistencia del aire debería detenerlas tras recorrer tan sólo 3 milímetros. Sin embargo, al expulsarse miles de esporas a la vez, algunas llegan a recorrer más de 100 mm. «En el Tour de Francia, los ciclistas forman un pelotón que puede reducir la resistencia del aire hasta en un 40%», indicó Marcus Roper, uno de los autores principales e investigador postdoctoral en el Departamento de Matemáticas de Berkeley. «Las ascosporas de la esclerotinia emulan este pelotón a la perfección, pues anulan la resistencia del aire y forman una corriente que las trasporta aún más lejos.» El Dr. Roper y la otra autora principal, Agnese Seminara, investigadora postdoctoral y especialista en física teórica de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard, aplicaron ecuaciones estándar de la hidrodinámica para modelar con precisión el movimiento en vertical de las esporas. De este modo mostraron que los miles de esporas expulsadas a la vez eliminan rápidamente toda resistencia, lo que les permite desplazarse cerca de un centímetro, tras lo cual el viento generado por las propias esporas las arrastra e impulsa a una velocidad de 60 cm por segundo. La gravedad acaba por detener el movimiento vertical, indicó el Dr. Roper. Este mecanismo de «cooperación hidrodinámica» capacita a los hongos situados en el suelo para disparar las esporas hasta flores o heridas de plantas, desde donde pueden propagarse velozmente al resto de la planta y matarla, explicó. Además, los investigadores estudiaron de qué modo los hongos consiguen expulsar las esporas simultáneamente. Para lograrlo escogieron un hongo coprófilo del género Ascobolus, lo cultivaron en estiércol de caballo y grabaron con su cámara de vídeo de alta velocidad su esporocarpo, que tiene forma de copa, mide 2 mm y contiene decenas de miles de tecas de esporas, cada uno de los cuales encierra 8 esporas. Los científicos observaron que, si bien parece ser aleatorio qué teca de esporas expulsa primero su contenido, una vez lo hacen uno o dos, se produce una ola de eyecciones por la que las tecas se rompen de forma secuencial y en anillos desde dentro hacia fuera. El conjunto de la eyección parece simultánea porque el mecanismo se produce en una décima de segundo. «Lo que parece una columna vertical es en realidad la explosión progresiva de series de anillos», aseguró el Dr. Roper. Los doctores Roper y Seminara manipularon su modelo matemático para que tuviera en cuenta este proceso de eyección y observaron que el mecanismo de cooperación resultante es muy eficaz para lanzar las esporas a grandes distancias. Ahora se proponen investigar cómo se inicia la eyección de las esporas y si algunas de ellas se valen de algún truco para llegar más lejos que las demás. En alusión a los resultados del estudio, Anne Pringle, autora de más experiencia y profesora asociada de biología organísmica y evolutiva en Harvard, declaró: «Estos hallazgos podrían servir para perfeccionar los métodos para controlar la propagación de los patógenos fúngicos. Sólo la esclerotinia cuesta a los agricultores estadounidenses cerca de 1.000 millones de dólares al año [730 millones de euros], sumando los costes de controlar el hongo y las pérdidas de cultivos.»
Países
Estados Unidos