Daniel Isaac Sánchez Chávez

Imaginemos un mundo donde las hojas, los frutos y las flores que caen al suelo de cualquier bosque, selva y pradera permanecieran sin degradarse, acumulándose a montones, al igual que los animales muertos intactos. ¿Qué pasaría? ¿Cómo nos afectaría? Es difícil imaginarse los efectos de manera directa, pero habría muchísimos problemas.

     Pongamos un ejemplo: supongamos que tienes mucha hambre y tu comida favorita, por alguna extraña razón, está dentro de una alacena cerrada con llave. Sabes que está ahí, pero sin una llave no se puede tener acceso a ella y morirías de hambre esperando a que la puerta se abriera milagrosamente o a menos que busques la llave para hacerlo. Eso es lo que pasaría si los restos de plantas y animales se acumularan en el suelo y no se pudieran descomponer.

     Los nutrientes que están ahí, atrapados en esos restos, no podrían ser accesibles para que otros organismos, como las bacterias, los hongos, los artrópodos e incluso las mismas plantas los pudieran utilizar. Entonces sus poblaciones irían disminuyendo y tal vez desaparecieran por falta de nutrientes.

     Afortunadamente, el suelo posee la llave para tener acceso a los nutrientes que están contenidos en los restos de plantas y animales. De hecho, existen dos vías para llegar a ellos. La primera consta de lo que voy a llamar un juego de ganzúas para abrir la puerta y, aunque este método es el más lento, garantiza el acceso a ellos a largo plazo. Este proceso se da por diversos elementos ambientales como la radiación solar, el viento o la lluvia. que van fragmentando todo el material que fue depositado. Sin embargo, debido a su lentitud, puesto que dependen del ambiente, se aprovecha una segunda llave, siempre y cuando exista: los artrópodos y otros animales que viven en el suelo y que desmenuzan la hojarasca, es decir los restos de hojas y otras partes de las plantas, facilitando así su colonización por microorganismos como hongos y bacterias y posteriormente su descomposición.

SanchezFig01     Dentro de la gran diversidad de artrópodos que viven en este medio existe un grupo dominante en muchos tipos de suelo y que juega un papel muy relevante en el reciclaje de los nutrientes. Estos microartrópodos, son ácaros diferentes a los que viven en nuestra cama, en nuestra piel y que se alimentan de nuestras células muertas, de la grasa que producimos a través de nuestros poros o de otros desechos. La importancia de los ácaros que viven en el suelo no solo radica en el hecho de que participan en el desmenuzamiento de la hojarasca y así les facilitan a otros microorganismos --principalmente hongos y bacterias--, su función descomponedora, sino también en la relación que se establece entre los ácaros y su potencial alimento, generando una red trófica (insertar recuadro red trófica) compleja. Así, se han observado ácaros consumiendo una gran variedad de alimentos como hojas, troncos y raíces de plantas muertas, hongos, bacterias, algas, polen, líquenes, musgos, otros microartrópodos, como algunos colémbolos, e inclusive larvas de pequeños insectos.

     Sin embargo, los ácaros no serían capaces de consumir y utilizar toda esta materia orgánica sin la ayuda de unos organismos que viven en su interior que incluyen protozoos, hongos y principalmente bacterias, y son los encargados de proporcionar al ácaro las enzimas necesarias para degradar el alimento ingerido y de este modo adquirir nutrientes y producir energía. Los ácaros dependen de estos microorganismos llamados endosimbiontes para poder sobrevivir.

Vida de endosimbionte

¿Y qué beneficio obtienen los endosimbiontes de los ácaros? Bueno, además de utilizar el alimento que ingiere el ácaro, los endosimbiontes, como lo dice el vocablo endo, viven en el interior del organismo, un lugar menos estresante, en donde las condiciones son óptimas para su desarrollo, lejos de depredadores.

     Dentro de cada especie de ácaro habitan especies diferentes de endosimbiontes, cada una de estas especies puede producir las enzimas necesarias para degradar un alimento en particular, así, los ácaros pueden aprovechar distintos nutrientes incluso de la misma fuente. Por ejemplo, los endosimbiontes de los animales rumiantes (https://eol.org/pages/3014522) les ayudan a degradar y generar distintos nutrimentos necesarios para su crecimiento y desarrollo, a partir de la celulosa, componente estructural de las plantas. Por otro lado, nosotros somos capaces de consumir alimentos que un rumiante no puede asimilar, y lo podemos hacer, entre otros factores, por la presencia de los diferentes endosimbiontes que viven en nuestro tracto digestivo y nos permiten aprovechar distintos recursos.

Vida de ácaro en el suelo

Regresando a los ácaros del suelo, en 2010 Jaroslav Smrž y Vlasta Čatská de la Universidad de Charles en la República Checa, observaron que Tyrophagus putrescentiae, un ácaro que vive en todo el mundo, era capaz de consumir diferentes especies de hongo, cada una con un arreglo molecular distinto en su pared celular. La pared celular de los hongos está hecha de quitina, entre otras moléculas. La quitina es un azúcar que también forma parte del exoesqueleto de los artrópodos, y que le brinda soporte a dicha estructura. Sin embargo, existen muchos tipos de quitina, todas ellos están compuestos por la misma molécula, pero con ligeras modificaciones en su estructura molecular: sería como las piezas de lego de distintos colores que se usan para construir una misma casa. Volviendo al estudio de los científicos checos, ellos observaron que los ácaros podían degradar los diferentes tipos de quitina gracias a sus endosimbiontes, ya que cada uno era capaz de degradar específicamente una molécula, en este caso la quitina. Por lo tanto, concluyeron que la capacidad de un ácaro de alimentarse de un hongo en particular depende de la presencia del endosimbionte que pueda degradar la quitina que contiene su pared celular.

SanchezFig02     Esto también pasa con la capacidad de los ácaros para desmenuzar un tipo de hojarasca en particular. En The effect of microarthropods on litter decomposition depends on litter quality de Veronika Gergócsa y Levente Hufnagelb de la Academia de Ciencias de Hungría observaron que el tipo de hojarasca que consumen los ácaros va a determinar el tipo de endosimbionte que formará parte de su microbioma. Vieron que una de las primeras variables son las condiciones bajo las cuales caen las hojas ya que no siempre son las mismas. Es decir, puede ser que unas caigan cuando ya están marchitas, mientras que otras caen cuando todavía están verdes. Otra variable son las características de la celulosa. Ésta, al igual que la quitina, posee arreglos moleculares diferentes dependiendo de la planta o la edad de la hoja. Además, observaron que algunos ácaros se alimentan de hojarasca en distintos grados de descomposición y algunas hojas ya pueden tener bacterias y hongos que consumen al mismo tiempo. Al principio se pensaba que, en este último caso, la presencia de bacterias y hongos hacían que la hojarasca fuera más fácil de digerir puesto que había un avance en el estado de descomposición. Sin embargo, los mismos investigadores demostraron que los ácaros prefieren esta hojarasca y que los microorganismos pasan a formar parte de su comunidad endosimbiótica.

     Por otra parte, se ha observado que el tipo y abundancia de endosimbiontes no es la misma entre los individuos ni entre las diferentes etapas de su ciclo de vida. Por ejemplo, entre 1971 y 1976 los polacos O. Stefaniak y Stanisław Seniczak encontraron que durante los estadios juveniles los ácaros poseen una mayor abundancia y variedad de endosimbiontes con respecto a los adultos y que también cambia, dependiendo de la estación del año, el tipo de endosimbiontes. Su investigación, publicada en la revista Pedobiologia nos podría indicar, primero, que durante los estadios juveniles los ácaros serían capaces de explotar una diversidad mayor de recursos alimenticios, y segundo, que la estacionalidad juega un papel muy importante como modulador en las redes alimenticias tanto de los microorganismos como de los ácaros en función de la disponibilidad y aprovechamiento de los recursos.

¿Cómo adquiere el ácaro a un endosimbionte?

Se sabe que en los ácaros y en muchos otros organismos, existen dos tipos de endosimbiontes: intracelulares y extracelulares. Los primeros mantienen una relación tan íntima con el ácaro y llevan a cabo funciones tan importantes que, si no están juntos, ambos mueren. En contraste, se ha observado que los endosimbiontes extracelulares, aunque también realizan funciones de importancia en el hospedero son capaces de sobrevivir en ocasiones fuera del mismo. Para responder a la pregunta necesitamos pensar en términos de coevolución ya que como muchos factores están en juego, el mecanismo de endosimbiosis puede ser muy lento y puede abarcar muchas generaciones tanto del hospedero como del endosimbionte.

     Diversos estudios han demostrado que cuando un ácaro se alimenta, también puede ingerir de forma fortuita, al microorganismo que consume el mismo recurso, de modo que la endosimbiosis puede ser un “accidente”. Es necesario señalar que para que la endosimbiosis sea exitosa, se necesitan cumplir ciertas condiciones para que el proceso se lleve a cabo, por ejemplo, que los mecanismos de defensa de ambos organismos no ocasionen un daño al otro. En este tipo de asociación el ácaro no busca intencionalmente al microorganismo para que le ayude a asimilar su alimento, simplemente se dan las condiciones propicias de dicho mecanismo. Una vez que se dan estas condiciones es posible que se establezca una relación permanente donde por ejemplo, el endosimbionte llegue a ser transmitido de padres a los hijos, o mejor dicho de madres a hijos, ya que cuando ella deposita los huevecillos también deposita a los microorganismos en su superficie. Cuando la larva eclosiona adquiere entonces a los endosimbiontes que se encuentran en la superficie.

SanchezFig03    Conocer los mecanismos que permiten a las diferentes especies de ácaros explotar los distintos recursos, incluyendo la gran diversidad de endosimbiontes que pueden albergar a lo largo de su ciclo de vida, permite: 1. reconocer su papel e impacto en el suelo como iniciadores del proceso de la descomposición de la hojarasca, y 2. determinar cómo la presencia de un endosimbionte en particular puede afectar la explotación de un recurso, el ciclo de vida y la supervivencia de los ácaros en el suelo.

     Finalmente, aunque en México el estudio de endosimbiontes en ácaros no es tan difundido, algunos laboratorios realizan estudios para entender el efecto de moléculas tóxicas sobre los endosimbiontes de ácaros plaga de cultivos, debido a la resistencia de los propios ácaros a algunas moléculas tóxicas. Entonces, la manera de controlar a los ácaros es optando por matar al endosimbionte, para que el hospedero, en este caso el ácaro, también muera a causa de una pobre asimilación de nutrientes.

Para saber mas 

• Hoffmann, A. (1996). Animales desconocidos. Relatos acarológicos. FCE. México.
• Shapira, M. (2016). Gut microbiotas and host evolution: scaling up symbiosis. Trends in Ecology and Evolution 31: P539-549, DOI: 10.1016/j.tree.2016.03.006
• Siepel, H. y E.M. de Ruiter-Dijkman. (1993). Feeding guilds of oribatid mites based on their carbohidrase activities. Soil Biology and Biochemistry 25: 1491-1497 (93)90004-U