Las plantas representan un gran depósito de carbono orgánico, compuesto, principalmente, por polímeros recalcitrantes que la mayoría de los metazoos no son capaces de deconstruir. Es por ello que muchos herbívoros han buscado formas de acceso a los nutrientes de este material estableciendo relaciones simbióticas con microbios. Un claro ejemplo de esta adaptación evolutiva son las hormigas cortadoras de hojas.
Las hormigas cortadoras de hojas son unos insectos herbívoros que obtienen acceso a los nutrientes de los vegetales a través de simbiosis con microbios. Es decir, mediante el cultivo de “jardines” de hongos y bacterias en material foliar fresco, estas hormigas pueden acceder a los nutrientes que se encuentran en la biomasa de las plantas, que de otro modo no estarían disponibles.
Las hormigas cortadoras de hojas, también conocidas como atinos (Attini), representan una tribu de hormigas mirmicinas que cultivan hongos en simbiosis mutualista. Dos de sus géneros, Atta y Acromyrmex, son las hormigas cortadoras de hojas. Son herbívoros dominantes en los ecosistemas de las Américas.
Estas hormigas se encargan de cultivar, en un medio de tejidos de hojas masticadas, humedecido con saliva y gotitas fecales, jardines compuestos, principalmente, por Leucoagaricus gongylophorus. Este hongo basidiomiceto, pertenece a la familia Agaricaceae y utiliza dicha masa producida por las hormigas para generar puntas de hifas infladas, denominadas gongilidias o gongilidios. Estas estructuras crecen específicamente para alimentar a la colonia anfitriona, y, en ellas, el hongo almacena los nutrientes requeridos por las hormigas. En concreto, las gongilidias proporcionan a las hormigas cortadoras de hojas aminoácidos esenciales y enzimas degradadoras de plantas.
Las gongilidias se encuentran llenas de enzimas fotolíticas. De forma que, cuando las hormigas se alimentan del hongo y defecan en el sustrato de crecimiento de L. gongylophorus, reciclan las enzimas. De este modo, la vía digestiva especializada de las hormigas cortadoras de hojas permite el paso de las enzimas sin romperse, manteniendo su función.
Las hormigas realizan jardines subterráneos que, en ocasiones, pueden resultar enormes, pudiendo alcanzar un metro de largo por 36 centímetros de ancho. Estos jardines resultan completamente dependientes de los cuidados de las hormigas. Ya que éstas los mantienen puros, impidiendo que sean invadidos por otros hongos.
Esto es posible gracias a un tercer simbionte: las bacterias. Ciertas bacterias crecen sobre las hormigas y secretan sustancias antimicrobianas, que actúan como sus propios antibióticos, los cuales les permiten defenderse de otras bacterias. De modo que las hormigas forman tapetes de bacterias sobre el hongo, aprovechando la defensa de las mismas. Con el tiempo, las hormigas han ido seleccionando minuciosamente cepas de bacterias, por lo que cada una de estas cepas produce antibióticos cada vez más efectivos. No obstante, la asociación bacteria-hongo no parece ser muy específica.
Las hormigas cortadoras de hojas poseen la capacidad de detectar señales químicas de los hongos, relativas a la adaptación de los mismos a diferentes sustratos. De modo que, si un tipo particular de hoja resulta tóxico para el hongo, la colonia deja de recolectarlo.
En cuanto al proceso mediante el cual la biomasa de la planta se degrada en los jardines de hongos, no se conoce muy bien. No obstante, se sabe que L. gongylophorus produce una gran diversidad de lignocélulas; lo que se piensa que puede ser, probablemente, el principal impulsor de la degradación de la biomasa vegetal aportada por las hormigas. Además, está demostrado que este hongo produce distintos conjuntos de lignocélulas en las diferentes etapas de la degradación de la biomasa vegetal.
En cuanto a la reproducción de L. gongylophorus, se cree que se reproduce asexualmente de la siguiente manera. Una hormiga cortadora de hojas reina, antes de emprender su vuelo nupcial, almacena un pequeño inóculo del hongo en su bolsa infrabucal. De esta forma, la hembra ya fecundada y desprendida de sus alas, cuando encuentra un refugio apropiado, regurgita el inóculo y lo empapa con gotitas fecales, agregándole, a su vez, huevos grandes y estériles que le sirven a éste como alimentación. De este modo, comienza el cultivo del primer jardín de su incipiente hormiguero. Una vez establecido el jardín, la reina produce hormigas obreras, encargadas de cuidar el jardín de la forma indicada al comienzo del artículo.
A pesar de que la mayoría de los estudios indican que L. gongylophorus no es capaz de producir esporas, múltiples estudios han sido capaces de demostrar la capacidad del hongo para producir estructuras sexuales, haciendo así posible la recombinación.
Es por todo esto que algunos estudios sostienen que la relación entre hormigas cortadoras de hojas y L. gongylophorus es un mutualismo obligado. No obstante, otros, demuestran cómo las hormigas pertenecientes al género Atta son capaces de sobrevivir fuera de esta simbiosis.
En cuanto a las posibles aplicaciones del estudio de esta relación mutualista, si se conociera de manera detallada cómo se convierte la materia vegetal en una fuente de nutrientes en los huertos de hongos gestionados por las hormigas, esto podría ayudar a mejorar la producción de biocombustibles utilizados por los humanos.
