Secretos del mundo de los hongos: el cerebro de la araña como análogo del humano

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

En 2000, el profesor Toshiyuki Nakagaki, biólogo y físico de la Universidad Japonesa de Hokkaido, tomó una muestra de un molde amarillo y lo colocó en la entrada de un laberinto que se utiliza para probar la inteligencia y la memoria de los ratones. En el otro extremo del laberinto, colocó un terrón de azúcar. El hongo no solo encontró un camino hacia el azúcar, sino que también utilizó el camino más corto para esto.

¿Qué están pensando los hongos?

Physarum polycephalum olía a azúcar y empezó a enviar sus brotes en su busca. Las telarañas del hongo se bifurcaron en cada intersección del laberinto, y las que cayeron en un callejón sin salida dieron la vuelta y comenzaron a mirar en otras direcciones. Durante varias horas, las telarañas de hongos llenaron los pasadizos del laberinto y, al final del día, una de ellas encontró su camino hacia el azúcar.

Después de eso, Toshiyuki y su equipo de investigadores tomaron un trozo de la telaraña del hongo que participó en el primer experimento, y lo colocaron en la entrada de una copia del mismo laberinto, también con un terrón de azúcar en su otro extremo. Lo que sucedió asombró a todos. En un primer instante, la telaraña se bifurcó en dos: un brote se abrió camino hacia el azúcar, sin un solo giro extra, el otro trepó por la pared del laberinto y lo cruzó directamente, por el techo, directo a la meta. La telaraña en forma de hongo no solo recordó el camino, sino que también cambió las reglas del juego.

Me atreví a resistir la tendencia a tratar a estas criaturas como plantas. Cuando investigas los hongos durante varios años, comienzas a notar dos cosas. Primero, los hongos están más cerca del reino animal de lo que parece. En segundo lugar, sus acciones a veces parecen ser el resultado de una decisión deliberada. Pensé que los hongos deberían tener la oportunidad de intentar resolver los acertijos.

Una investigación adicional de Toshiyuki descubrió que los hongos también pueden planificar rutas de transporte y mucho más rápido que los ingenieros profesionales. Toshiyuki tomó un mapa de Japón y colocó trozos de comida en los lugares correspondientes a las principales ciudades del país. Puso las setas "en Tokio". Después de 23 horas, construyeron una red lineal de telarañas en todos los trozos de comida. El resultado es una réplica casi exacta de la red ferroviaria de Tokio.

No es tan difícil conectar varias docenas de puntos; pero conectarlos de manera eficiente y económica no es nada fácil. Creo que nuestra investigación no solo nos ayudará a comprender cómo mejorar la infraestructura, sino también cómo construir redes de información más eficientes.

Acertijo de otro ser

Según estimaciones conservadoras, hay alrededor de 160 mil cepas de hongos en la Tierra, la mayoría de las cuales tienen habilidades impresionantes.

Por ejemplo, en Chernobyl se descubrió un hongo que se alimenta de productos radiactivos y, al mismo tiempo, limpia el aire que lo rodea. Este hongo fue encontrado en la pared de una planta de energía nuclear destruida, que durante muchos años después del desastre continuó produciendo radiación que destruye toda la vida en un radio de varios kilómetros.

Mientras exploraban la selva amazónica, dos estudiantes de biología de la Universidad de Yale encontraron el hongo Pestalotiopsis microspora, que puede degradar el plástico. Esta capacidad se descubrió cuando el hongo se comió la placa de Petri en la que se había cultivado.

Hasta ahora, ni nuestra ciencia ni nuestra tecnología son capaces de esto. La contaminación plástica es uno de los mayores problemas tecnológicos. Hoy tenemos grandes esperanzas en este hongo. - Profesor Scott A. Strobl.

Los genetistas del Instituto Americano de Bioenergía lograron que la cepa del hongo digeriera más rápido el azúcar natural xilosa. La importancia potencial de este descubrimiento radica en la creación de una forma nueva, barata y rápida de producir biocombustibles limpios.

Parecería, ¿cómo un organismo “primitivo”, sin cerebro y con movimiento limitado, realiza milagros más allá del control de la ciencia?

Para intentar comprender el mundo del hongo, primero debes aclarar algo. Shiitake, portobello y champiñón no son solo los nombres de los hongos comestibles. Cada uno de ellos es un organismo vivo, que representa una red de millones de telarañas subterráneas más delgadas. Los hongos que asoman desde el suelo son sólo las "yemas de los dedos" de estas telarañas, las "herramientas" con las que el cuerpo esparce sus semillas. Cada uno de esos "dedos" contiene miles de esporas. Son transportados por el viento y los animales. Cuando las esporas caen al suelo, crean nuevas redes y germinan con nuevos hongos.

Esta criatura respira oxígeno. Es tan inusual desde un punto de vista biológico que pertenece a su propio reino, separado tanto de los animales como de las plantas.

Pero, ¿qué sabemos realmente sobre esta forma de vida?

No sabemos qué impulsa al sistema subterráneo de telarañas en un momento determinado a soltar hongos a la superficie de la tierra; por qué un hongo crece hacia un árbol y otro hacia otro; y por qué algunos de ellos producen venenos mortales, mientras que otros son sabrosos, saludables y fragantes. En algunos casos, ni siquiera podemos predecir la línea de tiempo para su desarrollo. Los hongos pueden aparecer en tres años, o incluso 30 años después de que su espora haya encontrado un árbol adecuado. En otras palabras, no sabemos ni las cosas más básicas sobre los hongos. - Michael Pollan, investigador.

REINA DE LOS MUERTOS

Nos cuesta entender las setas por su estructura anatómica. Cuando toma un tomate en su mano, está sosteniendo el tomate entero en su mano tal como está. Pero no puedes arrancar un hongo y examinar su estructura. Un hongo es solo el fruto de un organismo grande y complejo. La red de telarañas es demasiado delgada para quitarla del suelo sin dañarla. - Sgula Motspi, microbióloga.

Otro problema es que la mayoría de los hongos del bosque no se pueden domesticar y son muy difíciles de cultivar, tanto con fines de investigación como industriales.

Eligen solo una determinada camada, ellos mismos deciden cuándo germinar. A menudo, su elección recae en árboles viejos que no se pueden transferir a otro lugar. E incluso si plantamos cientos de árboles adecuados en el bosque y rociamos miles de millones de esporas en el suelo, no hay garantía de que obtengamos los hongos en un tiempo razonable. - Michael Pollan, investigador.

Los sistemas de nutrición, crecimiento, reproducción y producción de energía de los hongos son completamente diferentes a los de los animales. No tienen clorofila y por tanto, a diferencia de las plantas, no utilizan directamente la energía del sol. Los champiñones, el shiitake y el portobello, por ejemplo, crecen sobre una camada de plantas marchitas.

Al igual que los animales, los hongos digieren los alimentos, pero, a diferencia de ellos, digieren los alimentos fuera de sus cuerpos: los hongos secretan enzimas que descomponen la materia orgánica en sus componentes y luego absorben estas moléculas.

Si la tierra es el estómago del globo, los hongos son sus jugos digestivos. Sin su capacidad para descomponer y procesar la materia orgánica, la tierra se habría asfixiado hace mucho tiempo. La materia muerta se acumularía sin cesar, el ciclo del carbono se interrumpiría y todos los seres vivos se quedarían sin comida.

Nos enfocamos en la vida y el crecimiento en nuestra investigación, pero en la naturaleza, la muerte y la descomposición son igualmente importantes. Los hongos son los gobernantes indiscutibles del reino de la muerte. Por eso, dicho sea de paso, hay tantos en los cementerios. Pero el mayor secreto es la enorme energía de los hongos. Hay hongos que pueden romper el asfalto, brillar en la oscuridad, procesar una gran cantidad de desechos petroquímicos durante la noche y convertirlos en un producto comestible y nutritivo. El hongo Coprinopsis atramentaria puede desarrollar un cuerpo fructífero en unas pocas horas y luego, en un día, convertirse en un charco de tinta negra.

Los hongos alucinógenos cambian la forma de pensar de las personas. Hay hongos venenosos que pueden matar a un elefante. Y la paradoja es que todos contienen pequeñas cantidades de calorías que los investigadores suelen utilizar para medir la energía. Nuestra forma de medir la energía no parece encajar aquí. Las calorías caracterizan la energía solar almacenada en las plantas. Pero los hongos están débilmente asociados con el sol. Germinan por la noche y se marchitan durante el día. Su energía es algo completamente diferente.

- Michael Pollan, investigador.

INTERNET BAJO LA TIERRA

El micelio es la infraestructura compleja en la que se encuentran todas las plantas del mundo. En diez centímetros cúbicos de suelo, puedes encontrar ocho kilómetros de sus telarañas. El pie humano cubre alrededor de medio millón de kilómetros de telarañas muy poco espaciadas. - Paul Stemets, micólogo.

¿Qué está pasando en estas webs?

A principios de la década de 1990, surgió la idea de que la red de estas telarañas no solo transportaba alimentos y productos químicos, sino que también era una red de comunicación inteligente y de autoaprendizaje. Al observar incluso pequeñas secciones de esta red, es fácil reconocer una estructura familiar. Las imágenes gráficas de Internet se ven exactamente iguales. La red se ramifica y, si una de las ramificaciones falla, se reemplaza rápidamente por soluciones alternativas. Sus nodos, ubicados en áreas estratégicas, están mejor abastecidos de energía debido a lugares menos activos y están agrandados. Estas redes tienen sensibilidad. Y cada web puede transmitir información a toda la red.

Y no hay un "servidor central". Cada web es independiente y la información que recopila se puede transmitir a la red en todas las direcciones. Así, el modelo básico de Internet ha existido en todo momento, solo que se escondía en el suelo. - Paul Stemec, micólogo

La red en sí parece poder crecer indefinidamente. Por ejemplo, en el estado de Michigan, se encontró un micelio que creció bajo tierra en un área de nueve kilómetros cuadrados. Se estima que tiene alrededor de 2.000 años.

¿Cuándo decide la red cultivar setas?

A veces, el motivo es el peligro para el futuro de la red. Si el bosque que alimenta la red se quema, el micelio deja de recibir azúcares de las raíces de los árboles. Luego germina hongos en sus extremos más distantes, para que esparzan esporas de hongos, "liberen" sus genes y les den la oportunidad de encontrar un nuevo lugar. Así apareció la expresión "hongos después de la lluvia". La lluvia quita la podredumbre orgánica del suelo y, en esencia, priva a la red de su fuente de energía; luego la red envía "equipos de rescate" con disputas en busca de un nuevo refugio.

PESADILLA PARA INSECTOS

"Encontrar un nuevo hogar" es otra cosa que distingue a los hongos de los reinos animal y vegetal. Hay hongos que esparcen sus esporas al igual que las frutas esparcen sus semillas. Otros producen feromonas que hacen que los seres vivos las anhelen compulsivamente. Los recolectores de trufas blancas lo utilizan para buscar cerdos, ya que el olor de estos hongos es similar al de un jabalí alfa.

Sin embargo, existen formas más complejas y crueles de propagar hongos. La observación de las hormigas de África Occidental de la especie Megaloponera foetens registró que trepan a árboles altos todos los años, y con tal fuerza perforan sus mandíbulas en el tronco que después de eso no pueden liberarse y morir. Previamente, no hubo casos de suicidio masivo de hormigas.

Resultó que los insectos actúan en contra de su voluntad y alguien más los envía a la muerte. La razón son las esporas más pequeñas del hongo הטומנטלה, que a veces logran meterse en la boca de las hormigas. Una vez en la cabeza del insecto, la espora envía sustancias químicas a su cerebro. Después de eso, la hormiga comienza a trepar al árbol más cercano y hunde sus mandíbulas en su corteza. Aquí, como despertando de una pesadilla, comienza a intentar liberarse y, al final, exhausto, muere. Después de unas dos semanas, los hongos הטומנטלה brotan de su cabeza.

En los árboles de Camerún, puedes ver cientos de hongos que crecen en los cuerpos de las hormigas. Para los hongos, este poder sobre el cerebro es un medio de reproducción: utilizan las patas de una hormiga para trepar a un árbol, y la altura ayuda a que el viento propague sus esporas; para que se encuentren nuevos hogares y…. nuevas hormigas.

El "hongo zombi" tailandés Ophiocordyceps unilateralis anima a las hormigas que se alimentan de él a trepar por las hojas de ciertas plantas. La distancia que recorren las hormigas infectadas para ello es mucho mayor que las distancias en su vida normal, y por tanto, habiendo llegado a las hojas, los insectos mueren de cansancio y hambre, y al cabo de dos semanas brotan hongos de sus cuerpos.

Estas criaturas son quizás las más asombrosas de todas que he visto. Creemos que producen sustancias químicas similares al LSD, pero todavía no nos hemos encontrado con drogas que induzcan un comportamiento en interés de alguien. - Profesor David Hughes.

Hughes descubrió hongos que controlan el cerebro de arañas, piojos y moscas.

Esto no es coincidencia, selección natural o subproductos de otro proceso. Estos insectos son enviados contra su voluntad a donde no deberían estar, pero les gustan las setas. Cuando transferimos las hormigas infectadas a otras hojas, los hongos simplemente no germinaron. - Profesor David Hughes

CÓMO SE INVENTARON LOS ANTIBIÓTICOS

También hay un lado positivo en el hecho de que los hongos pueden producir venenos fuertes. Algunos de estos venenos son armas eficaces contra nuestros enemigos comunes. Por ejemplo, microbios.

De las 160 mil especies de hongos, cuyos cuerpos contienen compuestos químicos complejos, la ciencia pudo descifrar y reproducir solo 20, y entre ellos se encontraron varios de los medicamentos más importantes.

Hay una razón por la que los hongos producen medicinas. Siempre crecen en los peores lugares, húmedos, calientes, en lugares que son "fábricas de microbios y virus". La mayoría de las plantas no tienen protección contra estos factores, pero los hongos resisten. El conocido medicamento Lipitor, que es una de las pocas soluciones conocidas para los problemas del colesterol y la diabetes, se encontró en el hongo rojo chino. Y los hongos enoki y shiitake están incluidos en la canasta de medicamentos que reciben los pacientes con cáncer en Japón. - Elinor Shavit, micróloga.

Desafortunadamente, la variedad de medicamentos contra los hongos disminuye constantemente. La razón es la destrucción de bosques leñosos, especialmente en la cuenca del Amazonas.

Junto con otras formas de vida, también destruimos hongos. El número de sus variedades está disminuyendo constantemente y esto me preocupa por razones puramente egoístas. El mundo ha presentado un regalo asombroso: un enorme laboratorio natural para la fabricación de medicamentos. Desde penicilina hasta medicamentos para el cáncer, el sida, la gripe y las enfermedades seniles. Los antiguos egipcios llamaban a los hongos "el dios de la muerte" por una razón. Hoy estamos destruyendo constantemente este laboratorio … - Paul Stemets, micólogo.

Stemets habla sobre el hongo fomitopsis. Descubierto en 1965, este hongo ha demostrado ser un remedio eficaz para la tuberculosis, y hoy solo crece en cinco lugares de Estados Unidos. En Europa, este hongo ya ha desaparecido por completo.

Con un grupo de especialistas, fuimos decenas de veces a los bosques, tratando de encontrar varios hongos similares más. Después de mucho esfuerzo, finalmente encontramos una muestra que logramos cultivar en el laboratorio. Quién sabe cuántas personas salvará este hongo en el futuro. - Paul Stemets, micólogo.

El año pasado, Stemets se unió al programa de defensa biológica del Departamento de Defensa de EE. UU. Y ayudó en la búsqueda y conservación de 300 especies raras de hongos.

Hicimos un experimento: recolectamos cuatro montones de basura. Uno fue utilizado por nosotros como control; en los otros dos, agregamos sustancias químicas y biológicas que descomponen los desechos; sobre este último, se rociaron esporas de hongos. Al regresar dos meses después, encontramos tres montones oscuros y fétidos y uno brillante, cubierto de cientos de kilogramos de hongos … Algunas de las sustancias tóxicas se convirtieron en orgánicas. Los hongos atrajeron insectos, pusieron huevos, de los cuales nacieron las orugas, y luego aparecieron los pájaros, y todo este montón se convirtió en una colina verde llena de vida. Cuando intentamos hacer lo mismo en ríos contaminados, notamos el proceso de limpieza de venenos. ¡Esto es lo que debes explorar! Quizás todos nuestros problemas de contaminación puedan resolverse con los hongos adecuados. - Paul Stemets, micólogo.

¿DÓNDE ESTÁ EL CEREBRO?

“Una estimación es que funciona de manera similar en los hongos”, dice Toshiyuki. “Desde un punto de vista puramente biológico, cada telaraña recibe individualmente señales químicas sobre a dónde ir y qué evitar. La suma de estas señales crea una especie de sistema de toma de decisiones. En otras palabras, la inteligencia del hongo está en su red. Agregue a eso millones de años de evolución en las condiciones más difíciles, multiplicado por cientos de miles de especies diferentes, y tiene algo que debería ser lo suficientemente inteligente de todos modos.

- ¿Y esta es tu explicación de lo que está pasando?

- Este es el comienzo.