domingo, 3 de septiembre de 2017

Pilobolus, el organismo más rápido del mundo

Las heces de herbívoros son el hábitat de las especies de Pilobolus, cuyos esporangióforos blanco-amarillentos aparecen en la fotografía. Foto. 
¿Alguna vez te has parado a mirar de cerca las heces de un caballo? No, ¿verdad? Pues te has perdido un espectáculo: el del ser vivo más rápido del planeta: el hongo Pilobolus, del que existen varias especies, todas ellas con idéntico comportamiento. Veaneste vídeo y luego lean.
Pilobolus es un descomponedor coprófilo (del griego copro y filia: atracción por las heces fecales) lo que, eufemismos aparte, significa que vive a expensas de la mierda. Hagamos primero una loa de los descomponedores, sin los cuales hace tiempo que la vida habría desaparecido de la faz de la Tierra enterrada en sus propios restos. Descomponedores los hay en todos los reinos orgánicos –desde las bacterias a los mamíferos- pero abundan especialmente en algunos como el de los hongos.
Para Pilobolus, los excrementos de herbívoros son su hogar y su festín; todo lo que no sea estar rodeado de heces es transitorio, un paso más en el camino hacia la felicidad total que representa para ellos una buena bóñiga fresca. Así las cosas, este hongo apenas visible al ojo humano salvo cuando se reproduce, se las ha ingeniado para buscar su medio natural. Incluso lo que para muchos organismos es un fin -la reproducción sexual- para Pilobolus es algo así un acto de última voluntad, una actividad que solamente llevará a cabo cuando las condiciones del medio le sean tan desfavorables que o se reproduce o muere. Mientras haya excrementos a su alrededor, no pierde el tiempo: crece todo lo que puede, absorbe todo lo que encuentra y se reproduce rápida y eficazmente por vía asexual.
El moho del pan presenta el mismo ciclo vital que Pilobolus. La gran diferencia es que en el moho del pan el esporangio es una vesícula terminal que dispersa sus esporas por el viento. En Pilobolus el esporangio es lanzado como una bala de cañón. Elaboración propia.
Pilobolus es un Zygomycete, es decir, un hongo de la misma clase que el conocido moho del pan. El moho del pan, Rhizopus nigricans, cuyo ciclo aparece en la figura adjunta, es otro organismo especializado en descomponer materia orgánica. Rhizopus extiende su delicado cuerpo, el micelio, formado por unos delgados filamentos llamados hifas, sobre el pan o sobre cualquier otra materia orgánica similar. Mientras crece produce continuamente esporas asexuales que se forman en el interior de unos minúsculos esporangios esféricos y negros, que contienen centenares de esporas que son liberadas al medio una vez que el esporangio se rompe. La dispersión de las ligerísimas esporas la realiza el viento. El ciclo de vida del moho del pan es similar al de Pilobolus, pero este ha debido resolver un problema que le ha convertido en un verdadero misil.
Pilobolus kleinii. 1: extremo del esporangióforo. 2: vesícula subesporangial. 3: esporangio lentiforme. El esporangióforo y la vesícula recubiertos de cristales de oxalato cálcico. Foto.  

El ciclo de vida de Pilobolus comienza con un esporangio apenas visible pero cargado de centenares de esporas que aterriza sobre la hierba. Cuando un animal, un caballo o cualquier otro herbívoro, pace, consume también el esporangio. Este resiste el ataque de los ácidos gástricos y sobrevive a través del tracto gastrointestinal y, sin germinar, sale otra vez a la luz con las heces fecales. Pilobolus ha acabado su viaje y ya está en su hogar, que es como una gigantesca despensa de sabrosas (para él) heces. Así que hace lo que haría cualquiera después de un largo viaje en ayunas: comer. Para alimentarse necesita crecer, puesto que los alimentos los obtiene segregando enzimas digestivos sobre los excrementos para luego absorber los nutrientes por difusión a través de todo el micelio.
De manera que una vez en la bóñiga calentita y cargada de nutrientes, el esporangio libera sus esporas y de cada una de ellas surge un micelio que descompone ávidamente el medio que la rodea. A medida que se alimenta, la despensa mengua, así que el previsor Pilobolus se multiplica por reproducción asexual, un método rápido y eficaz para propagarse. Únicamente cuando vengan mal dadas, cuando las condiciones ambientales le sean muy desfavorables, el hongo realiza la reproducción sexual mediante la producción de una zigóspora de resistencia en la que aguardará a que escampe.
La estructura asexual de las especies de Pilobolus es única. Se compone de una hifa transparente, el esporangióforo, una especie de hilo de apenas un par de milímetros, que se eleva por encima de los excrementos para rematar en una vesícula esférica de color amarillo vivo. En su extremo se desarrolla un único esporangio con forma de lenteja, que es al principio amarillo y posteriormente negro. El esporangióforo tiene la notable capacidad de orientarse para apuntar directamente hacia una fuente de luz. La vesícula subesporangial, rellena de líquido, actúa como una lente, concentrando la luz a través de pigmentos carotenoides depositados cerca de la base de la vesícula y dirigiéndola hacia la luz.
Cuando la presión de turgencia dentro de la vesícula sube a un nivel suficiente, unas siete atmósferas o más (la presión de unos neumáticos normales es de unas dos atmósferas), la burbuja revienta y el esporangio sale disparado hasta alcanzar una distancia máxima de unos dos metros. Para un esporangio de menos de un centímetro, eso supone una aceleración de 0 a 20 km/h en sólo dos nanosegundos, más de 20.000 veces la aceleración de la gravedad, lo que equivale a un ser humano que fuera lanzado a 100 veces la velocidad del sonido (121.792 km/h) [1]. La orientación del esporangióforo hacia el sol temprano de la mañana, garantiza que el esporangio se dispara a cierta distancia de los excrementos, aumentando las posibilidades de que se adhiera a la vegetación y sea ingerido por un nuevo hospedante.
Pilobolus kleinii. Foto.  
Después de maravillarnos con lo que estas esporas increíbles son capaces de hacer, sólo cabe preguntarse: ¿por qué lo hacen? La respuesta tiene que ver con la física del tamaño del proyectil en entornos aéreos, pero comenzaremos con lo básico. Para que estos hongos se reproduzcan primero tienen que ser comidos por un herbívoro, pero tienen un problema: crecen en heces. Un herbívoro sano no come sus propias heces, por lo que los hongos tienen que disparar sus esporas sobre la hierba limpia.
El único problema es que estas esporas son tan pequeñas que las fuerzas aerodinámicas se intensifican exponencialmente. Cuanto más pequeño y ligero sea algo, más fácil es que las fuerzas aerodinámicas contrarresten la fuerza que lo impulsa. Trata de lanzar una pelota de pingpong tan fuerte como puedas; después lanza una pelota de golf. Ambas tienen la misma forma y un tamaño similar, pero obviamente la de pingpong se quedará más cerca debido a las fuerzas aerodinámicas contrarrestantes. Así que, básicamente, como las esporas son tan increíblemente pequeñas y ligeras necesitan esa fuerza explosiva con el fin de impulsarse lejos de las heces en las que crecieron.
Otra adaptación de Pilobolus es que el esporangio está cubierto de cristales de oxalato de calcio. Además de servir como un mecanismo de protección frente a los ácidos, su naturaleza hidrófoba hace que el esporangio voltee sobre sí mismo y quede fijado sobre su base pegajosa después de haber aterrizado en una gota de rocío, lo que le permite aferrarse al sustrato vegetal. El mecanismo de descarga de Pilobolus es explotado por nemátodos parásitos incluyendo gusanos pulmonares del género Dictyocaulus. Los nematodos pulmonares larvales excretados por herbívoros infectados escalan a los esporangióforos de Pilobolus y salen disparados sobre el esporangio. Completan su ciclo de vida cuando ellos y su vector Pilobolus son ingeridos por un nuevo huésped. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.


[1] El animal más rápido del mundo es, según cuentan, el escarabajo tigre (género Cicindela), que llega a alcanzar el equivalente a 400 km/h. Hay quien sostiene, sin embargo, que es el ácaro Paratarsotomus macropalpis, que duplicaría esa velocidad.