La vida depende de la cooperación, no de la competencia. Existen relaciones simbióticas mutuamente beneficiosas en toda la biosfera. Las plantas no existen de forma aislada, sino como parte de un súper organismo u holobionte que también contiene microorganismos en un microbioma.1 Redes microbianas de hongos, bacterias, arqueas, virus, protistas y algas, así como nematodos, artrópodos y protozoos forman una red de nutrientes en el suelo. 2 Trabajan junto con las plantas en sistemas adaptativos complejos para impulsar los ciclos biogeoquímicos e influir en todos los aspectos de la estructura y función del ecosistema. Estas redes que interactúan coevolucionaron y están cuidadosamente reguladas. La pérdida de especies clave puede desencadenar cambios en este sistema hacia estados estables alternativos. Las interacciones entre los microbiomas y las plantas son fundamentales para la vida en la Tierra. Condujeron a la meteorización química de las rocas, la migración de plantas antiguas del océano a la tierra hace unos 360 millones de años y la subsiguiente coevolución de gimnospermas y angiospermas altamente especializados y, finalmente, la vida animal. También hay una interfaz entre las raíces y el suelo que se llama microbioma de la rizosfera. Es muy diversa y activa. Las plantas envían entre el 10 y el 90 % de sus productos de la fotosíntesis bajo tierra a la rizosfera para apoyar los ciclos de carbono, nutrientes y agua. El microbioma más pequeño está bajo tierra en el bioma del bosque tropical y el más grande está en los biomas de pastizales y tundra.2

Los hongos están en tales relaciones con las plantas y los animales. Un hongo es cualquier miembro del grupo de organismos eucariotas que incluye microorganismos tales como levaduras y mohos, así como hongos. Se puede pensar en las micorrizas como las raíces del hongo, siendo los champiñones la fruta. Las hifas son la parte larga y filamentosa de un hongo. Son la parte vegetativa del hongo, donde se produce el crecimiento. Forman un micelio y redes de micorrizas subterráneos. Los hongos se encuentran en ambientes marinos y en cualquier ambiente terrestre en el que convivan la humedad y una fuente de carbono.3 Pueden penetrar la piedra caliza, las conchas de moluscos y otras cosas que contienen sustratos de carbonatos.4 Pueden explotar materia orgánica mineralizada, atacar a sus anfitriones o entablar relaciones simbióticas. Dejan huellas perforadas específicas, que se pueden identificar en los fósiles.4 Los hongos pueden ser devastadores para los cultivos agrícolas, tanto en el campo como durante su almacenamiento.3 Matan a pacientes inmunocomprometidos en números que rivalizan con las muertes por malaria. Al mismo tiempo, los hongos son fuentes de alimentos, productos químicos y biocombustibles. Alrededor de tres billones de árboles en la Tierra sobreviven a través de la simbiosis con una red subterránea de hongos.2, 5, 6 Los científicos han cartografiado una amplia red de madera a escala mundial, utilizando una base de datos de más de 28,000 especies de árboles que viven en más de 70 países.7 Se elaboró un mapa mundial del estado simbiótico de los bosques utilizando una base de datos de más de 1.1 millones de parcelas de inventario forestal que, en conjunto, contienen más de 28,000 especies de árboles. Esto proporcionó una comprensión cuantitativa de las simbiosis microbianas a escala global y mostró el papel fundamental de los mutualismos microbianos en la configuración de la distribución de las especies de plantas.5

Las redes de hongos (redes de micorrizas) unen los árboles a través de sus raíces y facilitan la comunicación entre ellos.2 Los hongos buscan nutrientes en el suelo y los intercambian con nutrientes derivados de la fotosíntesis de las plantas.8 Esta asociación mutualista entre hongos y raíces de plantas es quizás la interacción más frecuente entre especies en la biosfera. Incluye más del 90% de las especies de plantas y varios grupos de hongos del suelo.2, 9

Las especies de plantas y microbios que habitan estos biomas han coevolucionado sofisticados sistemas de comunicación.2, 10 La información se intercambia entre organismos tanto dentro como entre reinos y especies. Hay moléculas de señal bidireccional, como las auxinas, que se utilizan en la percepción de señales, la transducción de señales y para activar genes de defensa. Las plantas se benefician del hongo porque es energéticamente menos costoso invertir en el crecimiento de las hifas que en el crecimiento de las raíces para adquirir los nutrientes del suelo. Las hifas fúngicas crecen más rápido, tienen diámetros más pequeños para acceder a los poros del suelo apretados y se ramifican más profusamente. A medida que evolucionaron las micorrizas, la comunicación coevolucionó entre el ápice de la raíz de la planta altamente activo y el simbionte fúngico. Los hongos micorrícicos pueden unir las raíces de diferentes plantas hospedantes, formando redes micorrícicas. En las redes de micorrizas en los bosques, los árboles son nodos y las hifas fúngicas interconectadas son enlaces. La topología es similar a la de las redes neuronales en el cerebro humano. Tienen patrones sin escala y propiedades de mundo pequeño que brindan eficiencias tanto locales como globales que son importantes para la inteligencia y el aprendizaje basado en la memoria. Se cree que las señales bioquímicas que se transmiten entre los árboles a través de los enlaces fúngicos proporcionan recursos a los receptores, especialmente entre las plántulas en regeneración. Algunas de estas señales parecen tener similitudes con los neurotransmisores.2, 10

La mayoría de las simbiosis micorrícicas son genéricas. Cada especie de planta puede asociarse con un conjunto diverso de especies de hongos. Al mismo tiempo, una especie de hongo coloniza muchas especies de plantas. Sin embargo, algunas de las asociaciones son altamente especializadas, donde algunas especies de plantas y hongos solo se asocian con una sola especie, con el potencial de formar redes exclusivas y específicas. En los bosques, las redes de hongos ectomicorrícicos conectan gimnospermas y algunos árboles de angiospermas, así como arbustos leñosos en biomas de bosques templados y boreales. Las redes de hongos micorrícicos arbusculares conectan los árboles de angiospermas junto con muchas hierbas y pastos en el bioma del bosque tropical, así como algunas coníferas en los bosques templados. Los hongos ectomicorrícicos se encuentran predominantemente en los filos Basidiomycota y Ascomycota, mientras que los hongos micorrícicos arbusculares endomicorrícicos se encuentran predominantemente en el filo Glomeromycota. Algunas familias y géneros de plantas excepcionales son capaces de formar simbiosis viables con hongos ectomicorrícicos y hongos micorrícicos arbusculares simultáneamente y sirven como centros clave que unen las redes de micorrizas ectomicorrícicas y arbusculares.2

Las plantas tienen la capacidad cognitiva de percibir, procesar y comunicarse con otras plantas, organismos y el medio ambiente. Pueden recordar y usar esta información para aprender, ajustar sus comportamientos y adaptarse en consecuencia. Entonces, las plantas pueden tomar decisiones y tomar acciones. Estas características de la inteligencia a menudo solo se atribuyen a los humanos o quizás a los animales. El hecho de que las plantas puedan percibir, comunicarse, recordar, aprender y comportarse podría transformar la forma en que los humanos perciben, sienten empatía y cuidan los árboles y el medio ambiente.2

Las plantas también pueden comunicarse emitiendo y detectando compuestos orgánicos volátiles, injertos naturales de raíces de la misma especie, interacciones electrostáticas y comunicación acústica.11 Las plantas también pueden comunicarse entre sí mediante señales eléctricas que viajan a través de sus raíces en el suelo. La electroestimulación puede activar los canales iónicos y el movimiento de las plantas mientras repara el daño celular y mejora el crecimiento. En las neuronas humanas, los potenciales eléctricos que disminuyen exponencialmente se denominan potenciales electrotónicos. Tales potenciales también existen en las plantas. Pueden inducir potenciales de acción, como se hace en las neuronas.11 Los hongos también se comunican a través de potenciales eléctricos.12 Los hongos utilizan picos de actividad eléctrica para comunicarse y procesar información en redes de micelio. Estas redes transforman la información contenida en la interacción de picos y trenes de picos, similar a las neuronas. Los hongos responden a la estimulación mecánica, química y óptica cambiando el patrón de su actividad eléctrica y modificando las características de sus trenes de picos. Las corrientes eléctricas también se utilizan en las interacciones entre el micelio y las raíces de las plantas durante la formación de micorrizas. Los investigadores compararon la complejidad del tren de picos fúngicos y la compararon con la complejidad de las palabras utilizadas en los textos escritos europeos. Descubrieron que había un lenguaje fúngico que es más complejo en algunos aspectos que muchos idiomas europeos.12

La comunicación y las interacciones entre plantas y hongos a través de redes de micorrizas comunes pueden mejorar los rendimientos de los cultivos agrícolas.13 Estas redes de micorrizas comunes median el intercambio de nutrientes y minerales. La siembra de dos o más cultivos simultáneamente en la misma tierra puede mejorar los rendimientos y los ecosistemas. Las redes de micorrizas comunes facilitan esto al proporcionar los nutrientes necesarios, como el potasio. Por ejemplo, cuando las papas y las cebollas se cultivaron juntas, las redes de micorrizas comunes les permitieron obtener el potasio y otros nutrientes que necesitaban.13 Las redes de micorrizas comunes también pueden ayudar con la biorremediación de suelos contaminados.14 Pueden transferir cadmio (un metal tóxico) de una planta contaminada (como el maíz) a otra planta (como la soja). Esto demostró que las redes de micorrizas comunes pueden transferir metales pesados tóxicos de los principales cultivos alimentarios a los hiperacumuladores de metales pesados a través de cultivos intercalados.14

En muchas culturas se piensa que caminar entre los árboles en un bosque o vivir de la tierra trabajando el suelo lo conecta a uno con Gaia o la Madre Naturaleza. Esta conexión y sentimiento de unidad es similar al que uno puede sentir con la atención plena y la meditación. Con suerte, este artículo ayude a proporcionar una base científica sólida para esta comprensión.

Notas

1 Sharifi, R. y Ryu, C.M. (2021). Social networking in crop plants: Wired and wireless cross-plant communications. Plant Cell & Environment, vol. 44, pp. 1095-1110.
2 Simard, S. W. (2018). Mycorrhizal networks facilitate tree communication, learning and memory. Memory and Learning in Plants, Signaling and Communication in Plants, Baluska, F. et al (eds.). Springer.
3 Gladfelter, A. S. et al. (2019). Marine fungi. Current Biology, vol. 29, R183-R199.
4 Golubic, S. et al. (2005). Endolithic fungi in marine ecosystems. Trends in Microbiology, vol. 13, 229-235.
5 Crowther, T. W. et al (2015). Mapping tree density at a global scale. Nature, vol. 525, 201-205.
6 Steidinger, B. S. et al. (2019). Climatic controls of decomposition drive the global biogeography of forest-tree symbioses. Nature, vol. 569, 404-408.
7 Popkin, G. (2019). ‘Wood wide web'—the underground network of microbes that connects trees—mapped for first time. Global census of forest fungi suggests warming could trigger soil carbon bomb. Science. Mayo, 15.
8 Simard, S. W. et al. (2021). Mycorrhizal networks: Mechanisms, ecology and modeling. Fungal Biology Reviews, vol. 26, pp. 39-60.
9 Boyno, G. y Demir, S. (2022). Plant mycorrhiza communication and mycorrhizae in inter plant communication. Symbiosis, vol. 86, pp. 155-168.
10 Gorzelak, M. A. et al. (2015). Inter-plant communication through mycorrhizal networks mediates complex adaptive behaviour in plant communities. AoB Plants, vol. 7, art. plv050.
11 Volkov, A. G. et al. (2019). Electric signal transmission in the plant-wide web. Bioelectrochemistry, vol. 129, pp. 70-78.
12 Adamatzky, A. (2022). Language of fungi derived from their electrical spiking activity. Royal Society Open Science, vol. 9, art. 211926.
13 Gao, D. et al. (2021). Common mycorrhizal networks benefit to the asymmetric interspecific facilitation via K exchange in an agricultural intercropping system. Biology and Fertility of Soils, vol. 57, pp. 959-971.
14 Ding, C. et al. (2022). Cadmium transfer between maize and soybean plants via common mycorrhizal networks. Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 232, art. aa3273.