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sábado, 31 de agosto de 2019

Unas plantas con "estómago" de rumiante

Utricularia australisFoto.
Las vejigas (género Utricularia) son uno de los grupos más cosmopolitas de plantas carnívoras. Entre las más de doscientas especies del género las hay terrestres, pero la mayoría de ellas son acuáticas. De las cinco especies que viven en España, U. subulata es la única terrestre, aunque viva en medios temporalmente inundados, y el resto son totalmente acuáticas. Desde hace un par de siglos, se sabía que todas son carnívoras y capturan pequeños organismos por medio de trampas con vejigas de succión.
En general, las especies terrestres poseen trampas diminutas (entre 0,2 y 1,2 mm), y se alimentan de pequeñísimas presas como protozoos y rotíferos que flotan en suelos encharcados. Sin embargo, en las especies acuáticas como U. vulgaris, las trampas miden más de cinco mm de diámetro y se pueden alimentar de presas más grandes, como nemátodos, larvas de mosquito y renacuajos. A pesar de su pequeño tamaño, las trampas son extremadamente eficaces.
A pesar de su cosmopolitismo y de su popularidad entre los aficionados a las plantas carnívoras, los hábitos carnívoros de las vejigas han sido objeto de algún debate. Cuando se han estudiado a fondo se ha visto que las tasas de captura de presas son sorprendentemente bajas para la mayoría de las especies. Dicho de otra forma, se sospechaba que con lo que ingerían no era suficiente para mantenerse vivas.
La cuestión llevó a algunos investigadores a postular que las vejigas pueden beneficiarse de otras formas pasivas de incorporación de nutrientes. Para comprender mejor cómo utilizan sus trampas, un equipo de investigadores decidió observar más de cerca el microbioma que vive en el fluido interno de las trampas de tres especies acuáticas flotantes: U. vulgaris, U. australis U. reflexa (las dos primeras viven en España).
Antes de entrar en materia es conveniente decir un par de cosas sobre Utricularia. El nombre del género procede del latín utriculus, diminutivo de odre en alusión a los característicos utrículos, las trampas con aspecto de vejiga. 
El mecanismo de captura de estas plantas es puramente mecánico; no requiere ninguna reacción de la planta (irritabilidad) por la presencia de la presa, a diferencia de los mecanismos de disparo de las trampas de otras conocidas carnívoras como DionaeaAldrovanda, y muchas Drosera. Desde el fondo de la trampa surgen varias cerdas largas y rígidas que se extienden hacia el exterior; aunque a veces se les denomine pelos sensitivos o antenas, no tienen nada que ver con los de Dionaea Aldrovanda. De hecho, son simples palancas. 
Utricularia macrorhiza. Foto
La captura se logra por el constante bombeo de agua a través de las paredes de la vejiga mediante transporte activo. Cada trampa tiene una trampilla muy pequeña que suele estar bien cerrada. Para tender las trampas, la planta bombea hacia el exterior una parte del agua, para que la presión en el interior sea menor que la exterior. Si un diminuto animal nada demasiado cerca de la trampa, rozará las cerdas que se encuentran pegadas a la trampilla. La trampilla se abre y la trampa engulle agua de repente, arrastrando al animal hacia adentro. Todo el proceso dura sólo de 10 a 15 milésimas de segundo. Una vez que la vejiga está llena de agua la puerta se cierra nuevamente (Mira este vídeo). 
La presa es digerida por secreciones digestivas, proceso que suele durar unas horas, aunque algunos protozoos parecen ser muy resistentes y se ha comprobado que pueden vivir varios días dentro de la trampa. Mientras dura la digestión, las paredes de la trampa siguen bombeando agua, y la vejiga puede estar lista para la siguiente captura en tan solo 15 o 30 minutos.
Cuando se pusieron a escudriñar en el microbioma del interior de los utrículos, los investigadores descubrieron una asombrosa variedad de microorganismos perfectamente acomodados dentro de ellas. Las trampas albergan comunidades microbianas extremadamente diversas, mucho más ricas que la diversidad microbiana de otras trampas de plantas carnívoras. De hecho, la riqueza de estas comunidades microbianas era más parecida a la que vive en las raices de las plantas terrestres o en el intestino de un rumiante. En lo que se refiere a las especies de microrganismos que encontraron, las comunidades microbianas de las vejigas se parecían más a las de las grandes trampas de las especies de Sarracenia y a los intestinos de las iguanas herbívoras.
Las similitudes con intestinos de herbívoros son más que notables. Los tipos de microorganismos que encontraron no eran desconocidos para la ciencia, pero su función resultó sorprendente. Un gran porcentaje de las bacterias que viven dentro del fluido lo componen especies productoras de enzimas que digieren tejidos vegetales complejos. El equipo encontró también grupos de microbios especializados en la fermentación anaerobia, que son en buena medida responsables de la descomposición de la materia vegetal en el rumen del ganado.
Utricularia argentea. Foto.
La conclusión es que los microbios que viven dentro de las trampas cumplen una función muy importante para la planta: descomponen las células de las plantas y las algas que penetran en las trampas cada vez que se abren y se cierran. Al hacerlo, se liberan nutrientes que las vejigas pueden absorber e incorporar a sus rutas metabólicas. Lo repito: las bacterias que viven en las trampas digieren algas y otros materiales vegetales que las especies de Utriculariapueden absorber.
Es bien sabido que este tipo de digestión bacteriana es responsable de emitir mucho metano en el proceso. Curiosamente, los investigadores no pudieron detectar niveles mensurables de metano saliendo de las trampas. De la eliminación del metano se encarga una comunidad de microbios que se alimentan de este gas y que también viven dentro de las trampas y metabolizan todo el metano que se produce antes de que pueda escapar de las trampas.
No quisiera dar la impresión de que estas plantas carnívoras hayan adoptado un estilo de vida vegano. El equipo también encontró dentro de las trampas miles de otros microorganismos, muchos de ellos carnívoros. Entre ellos destacaba una rica comunidad de protistas, en su mayoría eran euglénidos y ciliados. Este tipo de protistas son importantes depredadores microbianos y la cantidad de ellos encontradas dentro de las trampas sugiere que son un componente bastante significativo de estos microbiomas de las trampas.
A medida que persiguen y consumen bacterias y otros protistas, estos depredadores microscópicos liberan nutrientes que las utricularias pueden absorber y utilizar. El número de estos protistas depredadores era mucho mayor en las trampas más viejas, que han tenido mucho más tiempo para acumular un microbioma más complejo. Se estima que las comunidades de protistas pueden reciclar todo el contenido de las trampas más de 4 o 5 veces en un período de 24 horas. 
Los protistas tampoco fueron los únicos depredadores encontrados dentro de las trampas. También hay una cantidad considerable de depredadores bacterianos. Estos no solo reciclan los nutrientes de manera semejante a la comunidad de protistas, porque es probable que también ejerzan fuertes controles sobre la biodiversidad dentro de este ecosistema en miniatura. En otras palabras, se consideran depredadores clave de estos microcosmos. Dentro de las trampas había también grandes cantidades de ADN fúngico. Los investigadores piensan que ningún hongo vive realmente dentro de las trampas. Más bien, piensan que son esporas liberadas en el entorno.
En conjunto, descubrir comunidades microbianas tan complejas dentro de estas plantas carnívoras muestra la enorme complejidad ecológica de tales sistemas. Las utricularias dependen de una mezcla de organismos simbióticos para proporcionarles los nutrientes que necesitan. 
En esencia, casi se puede pensar en las utricularias como plantas provistas de pequeños y complejos estómagos de rumiante, que utilizan su comunidad microbiana para obtener la mayor cantidad de nutrientes posible de su entorno. Las utricularias consiguen nutrientes y los microbios un sitio para vivir. Parece, además, que las utricularias crean un hábitat favorable para estos microrganismos. El análisis del líquido de la trampa demostró que las plantas regulan activamente su pH para mantener a su comunidad digestiva. Al hacerlo, pueden compensar la relativa rareza de la captura de presas que tanto había escamado a los botánicos. Es una muestra más del raro mutualismo digestivo que practican algunas carnívoras.
Téngase en cuenta que esta investigación se realizó solo en tres especies de Utricularia procedentes de hábitats semejantes. Imagine lo que podrá encontrarse en las trampas de las más de doscientas especies conocidas del género. © Manuel Peinado Lorca @mpeinadolorca.