Estímulos en los hongos, lumínicos, temperatura, químicos o humedad

Estímulos en los hongos
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Introducción a los hongos

En biología, los seres vivos son considerados sistemas complejos y abiertos, que pueden intercambiar información, materia y energía con su entorno. Este intercambio de información, se produce por medio de un estímulo interno o externo, que genera una respuesta en el organismo en estudio. Entendiéndose, que un estímulo es un cambio en el medio que produce una reacción en el sistema y que pueden ser físico (intensidad de luz, temperatura, gravedad, presión o sonido), químicos (pH, presencia de sustancias químicas o de agua) o bióticos (otros organismos). Para que un estímulo genere una respuesta este debe ser captado por un receptor, procesados por órganos coordinadores que generan una respuesta, la cual, es ejecutadas por estructuras u órganos efectores. Este tipo de procesos se pueden apreciar tanto en protistas, animales, plantas y hongos. Los estímulos en los hongos pueden estar ocasionados por factores ambientales y regulada por distintos mecanismos genéticos y fisiológicos.

No obstante, antes de poder comprender cómo funcionan los estímulos en los hongos, es necesario definir qué es un hongo. Este término hace referencia a todos los organismos unicelulares y pluricelulares que pertenecen al Reino Fungi; siendo este un taxón amplio, numeroso y muy diverso. Se caracterizan por ser células eucariotas con un núcleo bien diferenciado, rodeado de una membrana nuclear y con presencia de organelas (retículo endoplasmático, aparato de Golgi, mitocondrias, entre otras). En comparación con las células eucariotas animales, cuentan con paredes celulares como las observadas en las plantas; sin embargo, se diferencian a su vez de estas, debido a que su pared celular está compuesta de polisacáridos, polipéptidos y quitina, en vez de celulosa. Son heterótrofos, es decir, son capaces de transformar la materia orgánica en energía y nutrientes para su supervivencia.

Podemos distinguir al menos dos tipos de hongos basándonos en su aspecto: los hongos filamentosos y los hongos levaduriformes. Los hongos filamentosos son aquellos que presentan un cuerpo vegetativo (talo), el cual, está compuesto por hifas (filamentos conformados por células tubulares y alargadas, rodeadas de una pared celular); cuyo conjunto comprende el micelio. Este tipo de hongos presenta tanto una reproducción sexual como asexual. Por el contrario, los hongos catalogados como levaduriformes son unicelulares y tienen una reproducción asexual por medio de escisión o gemación. También, podemos clasificarlos por la forma en que se alimenta u obtienen los nutrientes necesarios para su supervivencia, así que podemos identificar: saprofitos (descomponedores de la materia orgánica), parásitos (que obtienen los nutrientes y energía de otros seres vivos), micorrizógenos (asociados a las raíces de las plantas) y liquenizados (asociados a líquenes)

Se reconocen aproximadamente unas 70.000 especies de hongos, aunque se estima que existen 1.5 billones. Son organismos cosmopolitas, capaces de degradar diferentes tipos de sustratos, siendo de gran importancia en los sistemas ecológicos y en las cadenas tróficas. Muchos hongos son patógenos, afectando a seres humanos, animales y plantas; son capaces de ocasionar grandes pérdidas económicas en el sector agrario, así como enfermedades y alergias en seres humanos. No es de extrañar que, por ello, muchos investigadores dediquen sus esfuerzos a entender un poco más sobre la biología, ecología, fisiología y genética de los hongos, así como sus interacciones con el medio ambiente y las respuestas de estos organismos a los estímulos ambientales. La rama de la biología que se encarga del estudio de los hongos es la micología.

En el presente artículo, vamos a discutir un poco de los distintos estímulos en los hongos que ocasionan una respuesta o irritabilidad.

Estímulos lumínicos en los hongos

Uno de los principales estímulos en los hongos que afecta su desarrollo y reproducción es la luz, ya sea por la cantidad de horas de exposición, la intensidad del estímulo lumínico o el tipo de luz a la que sean expuestos. La luz puede ocasionar la esporulación de los hongos, así como la ramificación de las hifas y la formación de cuerpos fructíferos, también se ha documentado fototropismos positivos y negativos con crecimiento del cuerpo vegetativo. La respuesta de los hongos ante un estímulo lumínico está relacionada a la presencia de cromoproteínas, proteínas asociadas a compuestos como flavinas o tetrapirroles, que absorben la luz, y que generan un cambio en la conformación del foto-receptor, que a su vez ocasiona una respuesta en el organismo.

El género Phycomyces perteneciente a la Familia Phycomycetaceae (Philum Mucoromycota, Orden Mucorales), ha sido tradicionalmente utilizado para estudiar el efecto de la luz sobre su esporangio. Dependiendo del grado de exposición de luz, duración del estímulo lumínico o tipo de luz a la que se ha expuesto, este hongo puede mostrar fototropismo positivo o negativo como respuesta. Cuando los esporangios de este hongo son expuestos completamente a la luz, se genera un cambio en la velocidad en su crecimiento, aumentando su tamaña; en cambio, si es expuesto parcialmente a la luz, se puede apreciar un fototropismo positivo donde el crecimiento es asimétrico y direccionado hacia el estímulo lumínico. También se ha expuesto este género a diferentes espectros de la luz, como es el caso de Phycomyces blakesleeanus que en luz azul se aprecia un fototropismo positivo con crecimiento del esporangio en dirección al estímulo, mientras que al ser expuesto a luz ultravioleta el fototropismo es negativo.

En algunas especies se ha podido establecer las rutas que activan los estímulos en los hongos, como es el caso de Neurospora crassa, donde se ha podido identificar no solo los receptores sino las rutas de señalización. N. crassa cuenta con dos proteínas (WC-1 y WC-2) que le permiten captar la luz, actuando como complejos foto-receptores. La luz impulsa la interacción de estas proteínas con los promotores de genes, activando la transcripción y la respuesta por parte de este hongo.

Estímulos en los hongos y la temperatura

La temperatura es un estímulo ambiental que juega un papel importante en el crecimiento de los hongos. La mayoría de estos organismos son mesófilos, es decir, se desarrollan en ambientes cuyas temperaturas oscilan entre un rango de los 25 a los 30°C, siendo estas las condiciones óptimas para su crecimiento. No obstante, algunos hongos pueden presentar un rango más amplio de temperatura, pudiéndose desarrollar entre los 5 a los 35°. Algunos hongos se denominan termófilos, debido a que son tolerantes a las altas temperaturas, siendo capaces de crecer a más de 40° C; igualmente, algunos hongos son tolerantes a las bajas temperaturas y pueden desarrollarse a los 0°.

Los cambios bruscos de temperatura son estímulos en los hongos que pueden causar desecación en aquellas especies de hongos que muestren poca tolerancia al calor, pero puede impulsar el crecimiento del micelio en especies termotolerantes o termófilas. Es común encontrar hongos capaces de resistir las altas temperaturas en sistemas de degradación vegetal como el suelo bajo la hojarasca en una selva húmeda o en el compost del jardín. Las altas temperaturas aceleran la descomposición, pudiendo alcanzar hasta los 60° C, facilitando el crecimiento de hongos tolerantes al calor. A medida que aumenta la temperatura en estos sistemas, lo hace las poblaciones de hongos termófilos reemplazando a los hongos mesófilos, cuando comienza a enfriarse estos sistemas los termófilos comienzan a disminuir sus números siendo reemplazados por colonias mesófilas. Algunos hongos se encuentran en la tundra antártica donde las bajas temperatura evitan el desarrollo de muchas especies, estos hongos psicrófilos parecen estar adaptados a crecer en estas condiciones de congelación-descongelación, viéndose afectados cuando las temperaturas se elevan por encima de los 0° C.

Estímulos en los hongos asociados a la humedad

La humedad es un factor ambiental crucial para el desarrollo de muchas especies de hongos, en estas especie la alta humedad relativa favorece la colonización de espacios así como el crecimiento del cuerpo vegetativo. Incluso, algunos hongos dependen de la relación de la temperatura y la humedad para poder sobrevivir en un sustrato determinado. Muchas especies de hongos patógenos, que afectan la salud del ser humano, suelen desarrollarse en condiciones de alta y constante humedad como es el caso del moho negro (Stachybotrys chartarum).

Se sabe que la humedad es uno de los estímulos en los hongos que generan una respuesta más rápida, y se manifiesta con un aumento en la velocidad de crecimiento en caso de valores altos de humedad relativa, o en la desecación y muerte del hongo si la humedad relativa es muy baja. Es por ello, que una de las técnicas utilizadas para enfrentar a algunos hongos patógenos es el uso de deshumidificadores ambientales.

Estímulos químicos en los hongos

Los estímulos en los hongos también pueden ser de origen químicos, esto pueden promover el crecimiento o por el contrario pueden inhibirlo. Entendiendo, que cuando hablamos de estímulos químicos nos referimos a la acidificación o alcalinización de un medio, la presencia de moléculas de oxígenos y dióxido de carbono, así como de minerales y nutrientes necesario para su desarrollo.

pH

Se sabe que el pH puede afectar el desarrollo de los hongos en un sustrato. Se estima que las condiciones de pH óptimas para un hongo se encuentran entre 4 y 6, es decir, prefieren ambientes ácidos que alcalinos. En el caso de Aspegillus nidulans, un hongo filamentoso perteneciente al Phylum Ascomycota, se ha descifrado la ruta de señalización y respuesta a los cambios de pH ambiental, denominada ruta Pal; cuando el entorno comienza a alcalinizarse se activan los receptores PacC, tras una serie de respuestas bioquímica se infiere que estos hongos producen enzimas alcalino-tolerante que permiten continuar su crecimiento, así como la degradación de sustratos a pesar del cambio de pH en el medio.

Oxígeno

Para concluir este tema sobre los estímulos en los hongos hay que destacar que algunos hongos son anaeróbico, esto quiere decir que no requieren del oxígeno para su desarrollo. Los hongos del rumen (Familia Neocallimastigaceae) no necesitan oxígeno para vivir sino de otros compuestos, en vez de las tradicionales mitocondrias presentan hidrogenosomas, siendo una adaptación a ambientes sin oxígeno. Por el contrario, los hongos aeróbicos necesitan del oxígeno para poder sobrevivir.

Bibliografía

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  • Shahriari, M., Sanz-Lozano, C. & Sanchez-Juanes, F. 2016. (Tesis)

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