La agricultura ha sido muy beneficiosa para los seres humanos, pero no lo ha sido menos para estas hormigas, dado el gran beneficio que obtienen de su actividad: las especies pertenecientes a este grupo han tenido un gran éxito en las selvas del centro y sur de América en las que viven. En total son 41 especies las cortadoras de hojas, pertenecientes a dos géneros, Atta y Acromymex. Ese gran éxito tiene, sin embargo, un lado negativo para los seres humanos, ya que algunas especies pueden formar plagas que dañan la agricultura humana y las infraestructuras construidas por miembros de nuestra especie.

Las hormigas cortadoras de hojas, como su propio nombre indica, cortan y reunen hojas. Luego, trasladan los fragmentos a unas cámaras subterráneas y cultivan hongos en esos fragmentos. Las hormigas comen los denominados “gonglidia”, que son unas estructuras especializadas de los hongos; son muy ricos en nutrientes y también los comen las larvas. Las diferentes especies de hormigas utilizan diferentes especies de hongos, pero todos ellos pertenecen a la familia Lepiotaceae.

En esa relación de mutualismo interviene un tercer componente, una bacteria para más señas. En los tegumentos de las hormigas viven bacterias del género Pseudonocardia y al parecer, algunas especies de hormiga secretan sustancias especialmente adecuadas para el crecimiento de esas bacterias. Las bacterias en cuestión producen sustancias antifúngicas que, paradójicamente, protegen el cultivo de hongos de otro hongo parásito muy virulento, Escovopsis[1].

Por otra parte, según una investigación publicada en el número 20 de la revista Science en noviembre de 2009 (vol. 263; pp.: 1120-1123), hay otras bacterias que también intervienen en esta compleja relación. Son bacterias que fijan nitrógeno atmosférico[2] y muchas de ellas pertenecen al género Klebsiella. Fijan el nitrógeno en la huerta de hongos. Por lo visto, si no fuera por la contribución de esas bacterias las hormigas experimentarían severas restricciones de nitrógeno, dado el bajo contenido en ese elemento de las hojas utilizadas como sustrato para los hongos. Lo cierto es que las hormigas deben a ese nitrógeno el éxito ecológico alcanzado, puesto que los bosques en los que viven son verdaderamente pobres en nitrógeno.

Habrá quien piense que considerar labradoras a las hormigas es una exageración, pero no lo es en absoluto. Las hormigas cortan las hojas, las llevan a la cámara subterránea y cuidan los hongos. Y por si eso fuese poco, limpian los restos y los llevan a enclaves especiales (basureros) que se encuentran lejos del cultivo; evitan de esa forma la propagación de patógenos y parásitos. En algunas especies, además, las encargadas de ese trabajo son las hormigas de más edad, mientras se quedan las más jóvenes al cuidado de la huerta. De esa forma, las hormigas jóvenes corren un menor riesgo de contraer alguna infección bacteriana.

El comportamiento descrito aquí es muy especial, pero no es, sin embargo, el único caso conocido de práctica agrícola en el mundo animal. Los escarabajos de la ambrosía y las termitas también cultivan hongos. Y por otra parte, no debe perderse de vista que se trata de una forma de simbiosis que permite aprovechar un material muy difícil de digerir, una simbiosis que se produce fuera del cuerpo de la hormiga. Se nos hace extraña porque la simbiosis ocurre “fuera”, pero hay muchas otras simbiosis conocidas que tienen el mismo objeto, pero eso sí, esas otras simbiosis ocurren “dentro” del sistema digestivo del animal.

No abunda la fauna en las profundidades marinas. Amplias zonas del oceáno se encuentran a varios kilómetros de distancia de la superficie y por ello, muy lejos de la luz del sol. No llega la luz, la fotosíntesis es inviable: no hay plantas. La única materia orgánica en esas zonas son los detritos que proviene de aguas más someras. Hay bacterias que los pueden utilizar y también hay bivalvos y equinodermos que, a su vez, dan cuenta de las bacterias. Y por último, también hay unos pocos peces que consumen esos invertebrados. Pero lo cierto es que esa “lluvia” proveniente de zonas someras no da para mucho, así que en los fondos profundos escasea la fauna. Pueden llegar a ser verdaderos desiertos.

Algunas zonas del Océano Pacífico y del Oceáno Atlántico, aunque no son una excepción a esa norma general en la mayoría de su extensión, tienen, sin embargo, algunos puntos en los que hay abundancia de animales. Como consecuencia del movimiento de los continentes y de las tensiones que se producen entre placas tectónicas, en las zonas más profundas se producen hendiduras y se abren grietas de las que sale lava y, en ocasiones, agua caliente muy rica en azufre y en minerales. Se trata de surgimientos hidrotermales que se forman en el fondo del mar.

En el año 1977 un submarino enviado a examinar una de esas zonas en el Océano Pacífico realizó un descubrimiento sorprendente: se encontraron con densas poblaciones de animales de diferentes especies, algunos de ellos de gran tamaño y de vivos colores. Entre esos animales, descubrieron gusanos tubícolas de más de un metro de longitud, así como almejas de gran tamaño (>30 cm). A los gusanos se les denominó Riftia pachyptila (filum Vestimentifera) y a los bibalvos se les puso el nombre de Calyptogena magnifica.

Quienes se ocuparon de examinar esos animales enseguida se percataron de que las altas tasas de crecimiento que observaron no se debían a la alta temperatura del agua en esas zonas, sino que tenían relación con el azufre que salía de las surgencias hidrotermales. Cuando se oxida el azufre y se forman sulfitos o sulfatos se libera energía. Se conocían de antaño bacterias oxidadoras de azufre (quimiolitotrofas) que utilizan esa energía en los afloramientos de azufre de la superficie terrestre. A diferencia de lo que hacen las plantas utilizando la energía solar para sintetizar carbohidratos y otros productos, la energía que utilizan esas bacterias es la procedente de la oxidación del azufre. Además de bacterias oxidadoras de azufre de vida libre, en los fondos marinos donde se producen surgimientos hidrotermales también hay bacterias similares que, a diferencia de las anteriores, son simbiontes y viven en los tejidos de los gusanos y de los bivalvos.

El gusano gigante Riftia vive en el interior de tubos blancos. Tan solo las branquias sobresalen del interior del tubo; son de un color rojo intenso. Riftia no puede comer, puesto que carece de boca y de intestino. Su órgano interno de mayor tamaño es el trofosoma, una cavidad que está llena de bacterias simbiontes. El trofosoma representa más de una tercera parte de la masa del animal y en algunos ejemplares puede llegar a ser la mitad.

La incorporación, desde el exterior hasta la sangre, del azufre, oxígeno y dióxido de carbono que necesitan las bacterias del trofosoma es tarea de las plumas branquiales de color rojo que se proyectan hacia fuera del tubo. El color rojo de las plumas se debe a la hemoglobina. Se trata de una hemoglobina muy especial puesto que, además de combinarse con el oxígeno como hace cualquier otra hemoglobina, se combina también con el azufre. Por ello, es la responsable del transporte de ambas sustancias hasta el trofosoma. Lo sorprendente es que el azufre incapacita al resto de las hemoglobinas del reino animal para combinarse con el oxígeno, puesto que bloquea los sitios de unión de la hemoglobina y el oxígeno. Esa es la razón por la que el sulfídrico es tan tóxico para muchos animales. Sin embargo, esto no representa ningún problema para Riftia, puesto que su hemoglobina tiene distintos sitios de unión para el oxígeno y para el azufre.

El bivalvo Calyptogena carece de un órgano especial para albergar las bacterias simbiontes oxidadoras de azufre; las acoge en la branquia. A diferencia de los gusanos, la hemoglobina de las almejas es incapaz de transportar azufre y de hecho, puede resultar perjudicial para su normal funcionamiento. Al no poderlo hacer la hemoglobina, el transporte del azufre en la sangre lo realizan unas proteínas plasmáticas de gran tamaño muy especiales. Además, las almejas adoptan una disposición especial para captar las distintas sustancias que requieren las bacterias oxidadoras del azufre, ya que no las incorpora todas ellas por la misma vía. El oxígeno y el dióxido de carbono acceden de forma directa desde el medio circundante. Sin embargo, el azufre lo incorporan de otro modo, através del pie. El pie lo introducen en las hendiduras de la chimenea, en zonas donde la concentración de azufre es especialmente alta y la de oxígeno muy baja. El azufre se incorpora a través del epitelio del pie, por donde llega al sitema circulatorio; en la sangre, se combina con las proteínas a las que he aludido antes y así, combinado con ellas, llega a la branquia. Las branquias, por su parte, se proyectan hacia zonas donde el agua es bastante más fría, contiene muy poco azufre y dsipone de concentraciones normales de oxígeno y dióxido de carbono; por eso difunden directamente desde el exterior hacia el interior de los tejidos branquiales.

Como puede comprobarse, la almeja pone en juego un dispositivo bastante complicado, pero es un dispositivo necesario. El oxígeno y el azufre se combinan con facilidad. Cuando el agua procedente de las surgencias hidrotermales se encuentra con el agua circundante rica en oxígeno, ambos elementos reaccionan. Por ello, los animales que se sirven de esa reacción para obtener energía, deben evitar que curse de forma espontánea y esa es la razón por la que deben impedir que los dos elementos se encuentren antes de que accedan a las bacterias capaces de valerse de esa reacción para obtener enegía. Como hemos visto, las almejas disponen de vías de incorporación diferenciadas para cada uno de ellos. Pero, ¿cómo resuelven los gusanos el problema? De un modo sencillo: dirigen las branquias alternativamente en una y otra dirección, de manera que para extraer oxígeno dirigen las plumas branquiales hacia el agua fría y para extraer el azufre lo hacen hacia las surgencias de agua caliente.

No cabe duda de que en ambos casos se trata de un comportamiento y de una disposición bastante complejos, pero merece la pena, pues es considerable el rendimiento que obtienen. Tengasé en cuenta que para ambas especies los recursos así obtenidos son muy importantes, más aun en el caso de los gusanos, pues son las bacterias las que les suministran toda la energía; no disponen de ninguna otra fuente de alimento.

Nota: Esta historia es una adaptación del post publicado por Miren Bego Urrutia en vasco en nuestro blog Uhandreak

En los videos se pueden ver dos interesantes reportajes sobre las fuentes hidrotermales y su fauna

En la entrada anterior me ocupé de Symsagittifera roscoffensis, un gusano plano del filum Acoelomorpha. Ese gusano gusta de tomar el sol, porque contiene una microalga simbionte de la que obtiene energía y componentes estructurales. Pero Symsagittifera no es el único animal que se sirve de algas simbiontes para obtener energía. Hay bivalvos, por ejemplo, que también lo hacen. Uno de esos bivalvos es Tridacna gigas, una especie relativamente común en los arrecifes coralinos del Oceáno Pacífico.

Las especies del género Tridacna utilizan dos modos de alimentación de forma simultánea. Por un lado, son organsimos filtradores, como otros muchos bivalvos; esto es, se alimentan de materia particulada, -microalgas y otra materia orgánica-, en suspensión; para ello bombean agua y la hacen pasar a través de sus branquias, que hacen de filtro, donde queda retenida la materia suspendida en el agua, para después ser conducida a la boca e ingerida. Y por el otro lado, también se benefician de la actividad fotosintética que realizan las microalgas que, en grandes cantidades, se alojan en los bordes del manto; gracias a esa simbiosis obtienen energía y compuestos estructurales adicionales.

Todas las especies del género Tridacna son de cierto tamaño, pero Tridacna gigas es la más grande. Es verdaderamente grande; de ahí su nombre específico gigas, porque es gigante entre los bivalvos. Los ejemplares de esta especie pueden alcanzar los 200 kg de masa y longitudes de hasta 140 cm.

Seguramente no es casual que las especies del género Tridacna sean las más grandes del mundo y a la vez tengan ese modo doble de alimentación, porque es posible que sin el concurso de las microalgas smbiontes no sea posible alcanzar esos tamaños. Por otro lado, se trata de especies de larga vida también, ya que pueden vivir hasta los 100 años. Lo cierto es que esa longevidad quizás sea también necesaria para llegar a tener masas tan elevadas.

Debido a su tamaño hay leyendas que dicen que estos bivalvos atrapan y devoran seres humanos. Por esa razón, en algunas costas del Pacífico se conoce a Tridacna gigas por el nombre de almeja devoradora de hombres o almeja asesina, pero lo cierto es que se trata de una leyenda sin ningún fundamento. Cierra las valvas para protegerse y, cuando lo hace, lo hace demasiado lentamente como para que pueda atrapar a nadie. Así pues, quien quiera sumergirse en los arrecifes de coral en aguas del Pacífico no debe temer nada de los bivalvos, por grandes que sean; pero eso sí, que tenga cuidado con los tiburones: esos sí muerden y tienen los dientes muy afilados.

En las costas de Bretaña y Gran Bretaña ocurre en ocasiones un curioso fenómeno: sus playas aparecen de color verde, como si estuviesen teñidas, o como si hubiese proliferado alguna especie de alga en ellas. De cerca, sin embargo, se ve claramente que no son algas las que le dan a la playa ese color. Las algas son incapaces de moverse por sí mismas cuando se encuentran en tierra firme y, sin embargo, “eso” que está encima de la arena o el fango, se mueve. No son algas, son animales, gusanos para más señas. Se trata de gusanos planos de la especie Symsagittifera roscoffensis[1] pertenecientes al filo Acoelomorpha.

Si se coloca un ejemplar joven de la especie bajo el microscopio puede verse con facilidad que el intestino y las células parenquimáticas se encuentran llenas de microalgas del género Tetraselmis. Esa es la razón del color verde de los gusanos. Symsagittifera tiene un modo de vida muy especial. En la etapa juvenil ingiere las microalgas pero no las digiere y se quedan en su interior adoptando una forma simbionte de vida. Por su parte, las microalgas no pierden la capacidad fotosintética y, gracias a ello, se convierten en una importante fuente de energía para el gusano. En un único gusano plano se han llegado a contar hasta veinticinco mil microalgas.

Al alcanzar la madurez el gusano experimenta una serie de cambios anatómicos muy importantes, puesto que pierde boca e intestino en ese periodo de la vida. A partir de ese momento, las microalgas se convierten en la única fuente de energía de Symsagittifera; podría incluso afirmarse que se ha convertido en un ser vivo autótrofo. Es un animal, sí, pero un animal muy especial: la energía la obtiene del sol y el carbono del dióxido de carbono.

Como es lógico, y dado su especial modo de vida, ha desarrollado adaptaciones adecuadas para optimizar la captación de luz solar. Aunque tiene un sistema nervioso muy sencillo, Symsagittifera tiene dos ojos del tipo de copa pigmentaria y un estatocisto en la zona anterior. Gracias a esas dos estructuras es capaz de realizar los movimientos necesarios para orientarse de forma que reciba la luz solar del modo más eficiente.

Así pues, queda claro que lagartijas y seres humanos no son los únicos animales a quienes gusta tomar el sol, aunque hay que convenir que en cada caso las razones son muy diferentes.