Cuando las primeras plantas conquistaron la tierra firme hace unos 450 millones de años, tuvieron que adquirir una serie de rasgos para poder sobrevivir en el medio terrestre. Entre ellas figuraba la capacidad de establecer simbiosis con hongos para obtener, a través de ellos, suficiente agua y nutrientes del suelo. Ahora, un grupo de investigadores dirigido por Mélanie K. Rich y Pierre-Marc Delaux, de la Universidad de Toulouse, ha descubierto que unas plantas terrestres primitivas, como Marchantia paleacea (perteneciente al grupo de las hepáticas, emparentadas con los musgos), proporcionan lípidos a los hongos, que estos necesitan. Dado que esta forma de simbiosis no se ha detectado en las algas, los autores suponen que el mecanismo surgió cuando los vegetales conquistaron la tierra. El estudio se ha publicado en la revista Science.
La simbiosis de las plantas con los hongos es muy común. Los socios fúngicos aportan a la planta agua, fosfato y nitrógeno y, a cambio, esta les proporciona carbohidratos y lípidos. Como escribe Harro J. Bouwmeester, de la Universidad de Ámsterdam, el 80 por ciento de las plantas terrestres forman esta asociación beneficiosa con un tipo de hongos denominados micorrizas arbusculares. «La planta permite que las micorrizas invadan sus raíces y formen en sus células unas estructuras de intercambio de nutrientes llamadas arbúsculos», explica Bouwmeester.
Desde la década de 1980, el conocimiento derivado de los fósiles permitía suponer que el origen de la simbiosis hongo-planta se remontaba a los inicios de las plantas terrestres y que fue decisiva para el desarrollo de la vegetación. Ahora, Rich y Delaux han puesto a prueba dicha hipótesis mediante análisis genéticos de plantas actuales. Para ello, han comparado las características genéticas del mecanismo de simbiosis de la micorriza arbuscular en dos grupos de vegetales: las plantas vasculares superiores y la hepática Marchantia paleacea (planta no vascular). El aumento del tránsito de lípidos de la raíz hacia la micorriza arbuscular se demuestra cuando se detecta la expresión de ciertos genes. Los autores descubrieron el mismo proceso en M. paleacea. Además, el equipo hizo una comprobación cruzada y utilizó la herramienta de edición genética CRISPR para desactivar los genes implicados. Con dicha manipulación, la actividad genética se anuló y, como consecuencia, la transferencia de lípidos se detuvo y la simbiosis desapareció.
Es cierto que las algas no establecen simbiosis con micorrizas arbusculares; pero sí lo hacen las formas más primitivas de plantas terrestres, como M. paleacea. A partir de este resultado, Rich, Delaux y su equipo concluyen que el rápido suministro de lípidos permitió la simbiosis con los hongos. Y fue solo con la ayuda de los hongos que las plantas tuvieron suficiente agua y nutrientes para sobrevivir en la tierra hace 450 millones de años.
Karin Schlott
Referencia: «Lipid exchanges drove the evolution of mutualism during plant terrestrialization». Mélanie K. Rich et al. en Science, vol 372, págs. 864-868, mayo de 2021.
