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El hongo ostra (Pleurotus ostreatus) es un elemento básico de muchos tipos de cocina, apreciado por sus sabores suaves y un aroma que recuerda vagamente al anís. Estos hongos de color crema también son uno de varios tipos de hongos carnívoros que se alimentan de nematodos (gusanos redondos) en particular. Los hongos han desarrollado un mecanismo novedoso para paralizar y matar a sus presas nematodas: una toxina contenida dentro de estructuras similares a piruletas llamadas toxocistos que, cuando se emiten, causan la muerte celular generalizada en gusanos redondos en cuestión de minutos. Los científicos ahora han identificado el compuesto orgánico volátil específico responsable de este efecto, según un nuevo artículo publicado en la revista Science Advances.
Los hongos carnívoros como el hongo ostra se alimentan de nematodos porque estas pequeñas criaturas abundan en el suelo y proporcionan una fuente útil de proteínas. Diferentes especies han desarrollado varios mecanismos para cazar y consumir sus presas. Por ejemplo, los oomicetos son organismos similares a hongos que envían «células cazadoras» para buscar nematodos. Una vez que los encuentran, forman quistes cerca de la boca o el ano de los gusanos redondos y luego se inyectan en los gusanos para atacar los órganos internos. Otro grupo de oomicetos usa células que se comportan como arpones que buscan presas, inyectando las esporas fúngicas en el gusano para sellar su destino.
Otros hongos producen esporas con formas irritantes como palos o estiletes. Los nematodos tragan las esporas, que quedan atrapadas en el esófago y germinan perforando el intestino del gusano. Hay estructuras similares a ramas pegajosas que actúan como superpegamento; collares de la muerte que se desprenden cuando los nematodos nadan a través de ellos, inyectándose en los gusanos; y una docena o más de especies de hongos emplean trampas que se contraen en menos de un segundo, exprimiendo a los nematodos hasta la muerte.
Yi Yun Lee
El hongo ostra evita estas trampas físicas a favor de un mecanismo químico. P. ostreatus es lo que se conoce como «podredumbre de la madera» que se dirige a los árboles muertos, pero la madera es relativamente pobre en proteínas. Sus largos filamentos ramificados (llamados hifas) son la parte del hongo que crece en la madera podrida. Esas hifas son el hogar de los toxoquistes. Cuando los nematodos se encuentran con los toxocistos, los quistes revientan y los nematodos normalmente se paralizan y mueren en cuestión de minutos. Una vez que la presa está muerta, las hifas crecen en los cuerpos de los nematodos, disolviendo el contenido y absorbiendo los nutrientes.
En 2020, un equipo de científicos de la Academia Sinica en Taiwán probó las 15 especies de P. ostreatus y descubrió que los 15 podían producir gotas tóxicas cuando estaban hambrientos. También probaron 17 especies de nematodos y encontraron que ninguno podía sobrevivir a la exposición a la toxina. El coautor Ching-Han Lee y sus colegas sugirieron que el culpable podría ser el calcio almacenado en los músculos de los animales que, cuando se libera en respuesta a las señales nerviosas, hace que los músculos se contraigan. Los músculos se relajan cuando las señales nerviosas activan la recarga de los depósitos de calcio.
Para probar la hipótesis, el equipo realizó experimentos donde el calcio en los gusanos era visible y luego rastreó la respuesta a la exposición a los toxoquistes del hongo ostra. Descubrieron que la faringe y los músculos de la cabeza de los nematodos envenenados estaban inundados de calcio y que este calcio no desaparecía, lo que provocaba una muerte generalizada de las células nerviosas y musculares. Sugirieron que la toxina desencadena la respuesta inicial de calcio, pero luego bloquea el mecanismo por el cual los nematodos restablecen su suministro de calcio.
Una onda de calcio mitocondrial que se propaga por todo el tejido de la hipodermis después de entrar en contacto P. ostreatusCrédito: Ching-Han Lee
pero lee y otros. no pudieron identificar las toxinas específicas responsables del efecto, aunque sí notaron que el mecanismo químico del hongo ostra era distinto de los nematicidas que se usan actualmente para controlar las poblaciones de nematodos. Para el nuevo estudio, Lee y los coautores utilizaron cromatografía de gases y espectrometría de masas para hacer precisamente eso. La primera versión del experimento probó una muestra de vial que contenía solo el medio de cultivo y las perlas de vidrio. Una segunda versión probó una muestra de vial que contenía P. ostreatus que había sido cultivada durante dos o tres semanas. La tercera versión fue una combinación de las dos primeras, probando una muestra de vial que contenía tanto P. ostreatus y perlas de vidrio.
El culpable: una cetona volátil llamada 3-octanona, uno de varios compuestos orgánicos volátiles (COV) que se producen de forma natural y que los hongos utilizan para comunicarse. Parece que el 3-octanona también sirve como un potente mecanismo para matar nematodos. La exposición de cuatro especies de nematodos a 3-octanona desencadenó la entrada masiva (y fatal) reveladora de iones de calcio en las células nerviosas y musculares. La dosis es crítica, según los autores. Las dosis bajas son un repelente de babosas y caracoles, pero las dosis altas son fatales. Lo mismo es cierto para los nematodos. Se requiere una alta concentración de más del 50 por ciento de 3-octanona para desencadenar la parálisis rápida y la muerte celular generalizada. El equipo también indujo miles de mutaciones genéticas aleatorias en el hongo. Aquellos mutantes que no desarrollaron toxoquistes en sus hifas ya no eran tóxicos para el nematodo. Caenorhabditis elegans.
En cuanto a por qué los hongos ostra desarrollaron un mecanismo tan inusual para matar nematodos, los autores sugieren que se debe a que los árboles moribundos o podridos son particularmente pobres en nitrógeno, y este mecanismo es una buena manera para que los hongos compensen esa deficiencia. Los toxoquistes podrían incluso tener un propósito defensivo. Especies específicas de nematodos pueden perforar las hifas fúngicas para succionar el citoplasma, por lo que tener toxoquistes que emitan gas venenoso en las hifas podría proteger al hongo de tales depredadores.
DOI: Science Advances, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (Acerca de los DOI).