El inicio de la agricultura en las hormigas coincidió con la extinción de los dinosaurios
Tras reunir y analizar una extensa base de datos genéticos, científicos del Smithsonian han descubierto que la supervivencia de algunos hongos cultivados pasó a depender completamente de las hormigas hace 27 millones de años.
Por Enrique Coperías
Cerca de 250 especies diferentes de hormigas en América y el Caribe cultivan hongos. En la imagen, una obrera de la especie de hormiga cultivadora de hongos Mycetophylax asper. Crédito: Don Parsons
Cuando los seres humanos empezaron a labrar la tierra hace miles de años, tras la última glaciación, la agricultura ya existía desde hacía millones de años. De hecho, varios linajes de animales han cultivado sus propios alimentos desde mucho antes de que el Homo sapiens evolucionara como especie.
Según un nuevo estudio, las colonias de hormigas comenzaron a cultivar hongos cuando un asteroide impactó contra la Tierra hace 66 millones de años. Este choque provocó una extinción masiva a nivel global, pero también creó las condiciones ideales para que prosperara el reino Fungi.
Las innovadoras hormigas empezaron a cultivar hongos, y propiciaron una asociación evolutiva que se estrechó aún más hace 27 millones de años. Una relación simbiótica que continúa en la actualidad.
En un artículo publicado en la revista Science, entomólogos del Smithsonian National Museum of Natural History, en Estados Unidos, analizaron datos genéticos de cientos de especies de hongos y hormigas para elaborar detallados árboles evolutivos. La comparación de estos árboles permitió a los investigadores crear una cronología evolutiva de la agricultura de las hormigas y determinar con precisión cuándo empezaron a cultivar hongos.
«Las hormigas llevan practicando la agricultura y el cultivo de hongos mucho más tiempo que los humanos —afirma el entomólogo Ted Schultz, conservador de hormigas del museo y autor principal del nuevo trabajo. Y añade—: Probablemente podríamos aprender algo del éxito agrícola de estas hormigas durante los últimos 66 millones de años».
El entomólogo Ted Schultz, en una expedición de recolección de hormigas en las montañas Acarai, en el sur de Guyana, en octubre de 2006. Foto: Jeffrey Sosa-Calvo
Cerca de 250 especies diferentes de hormigas de América y el Caribe cultivan hongos. Los entomólogos organizan estas hormigas en cuatro sistemas agrícolas en función de sus estrategias de cultivo. Las hormigas cortadoras de hojas se encuentran entre las que practican la estrategia más avanzada, conocida como agricultura superior.
Recordemos que en la agricultura inferior, las hormigas cultivan hongos que pueden encontrarse libremente en el ambiente. Son hongos que no están altamente especializados y pueden sobrevivir sin la presencia de estos insectos. Otras hormigas practican las llamada agricultura de levadura: el hongo crece en forma de levadura en lugar de formar micelios tradicionales, y las hormigas recolectan materiales ricos en azúcares y carbohidratos.
La cuarta estrategia se conoce como agricultura coral, donde las hormigas cultivan hongos del orden Pterulaceae, que son conocidos como hongos coral por su estructura ramificada.
Una relación simbiótica
En el caso de la agricultura superior, las hormigas cosechan trozos de vegetación fresca para proporcionar sustento a sus hongos, que a su vez proporcionan con sus hifas alimento para las hormigas, conocido como gongilidio. Este alimento ayuda a alimentar complejas colonias de hormigas pertenecientes principalmente a la tribu atinos (Attina). Estas hormigas agricultoras han desarrollado una relación simbiótica con ciertos tipos de hongos, los cuales cultivan y utilizan como su principal fuente de alimento.
Especies como las hormigas cortadoras de hojas, de los géneros Atta y Acromyrmex, cortan hojas, flores y otros fragmentos vegetales; llevan este material a los hormigueros y lo mastican para crear una pulpa que servirá como sustrato para el hongo. Después inoculan el sustrato con esporas del hongo y lo cuidan meticulosamente, manteniendo condiciones óptimas de humedad y temperatura. El hongo produce las estructuras nutritivas o gongilidios, que son consumidas por las hormigas.
Una hormiga de la especie Cyphomyrmex rimosus, recogida en Mindo (Ecuador), vigila el huerto de hongos. Crédito: Alex Wild
Se trata de un mutualismo obligado, ya que estos insectos y el hongo dependen completamente una de la otra para sobrevivir. Las hormigas no pueden digerir directamente el material vegetal y dependen del hongo para descomponerlo.
Schultz lleva 35 años estudiando la relación evolutiva entre las hormigas y los hongos. Ha realizado más de treinta expediciones a lugares de América Central y del Sur para observar esta interacción en la naturaleza, y ha criado colonias de hormigas cortadoras de hojas y otras especies que se alimentan de hongos en su laboratorio del museo. A lo largo de los años, Schultz y sus colegas han recogido miles de muestras genéticas de hormigas y hongos de todo el trópico.
Esta reserva de muestras fue, sin duda alguna, crucial para el nuevo trabajo.
475 especies distintas de hongos y 276 especies distintas de hormiga
«Para detectar realmente patrones y reconstruir cómo ha evolucionado esta asociación a lo largo del tiempo, se necesitan muchas muestras de hormigas y sus cultivos de hongos», explica Schultz.
El equipo utilizó las muestras para secuenciar datos genéticos de 475 especies distintas de hongos —288 de las cuales son cultivadas por hormigas— y 276 especies distintas de hormiga —208 de las cuales cultivan hongos—, el mayor conjunto de datos genéticos de hormigas cultivadoras de hongos jamás reunido. Esto permitió a los investigadores crear árboles evolutivos de los dos grupos.
La comparación de las especies de hongos silvestres con sus parientes criados en el museo ayudó a los investigadores a determinar cuándo empezaron las hormigas a utilizar determinados hongos.
Los datos revelaron que las hormigas y los hongos han estado entrelazados durante 66 millones de años. Más o menos cuando un asteroide chocó contra la Tierra a finales del Cretácico. Esta colisión cataclísmica llenó la atmósfera de polvo y escombros, que bloquearon la luz solar e impidieron la fotosíntesis durante años y años. La extinción masiva resultante acabó con aproximadamente la mitad de todas las especies vegetales de la Tierra en aquella época.
La reina y las obreras de la especie Atta cephalotes, conocida vulgarmente como zampopo, trabajan en su huerto de hongos. Foto: Karolyn Darrow.
Sin embargo, esta catástrofe fue una bendición para los hongos. Estos organismos proliferaron al consumir la abundante materia vegetal muerta que cubría el suelo.
«Los fenómenos de extinción pueden ser desastrosos para la mayoría de los organismos, pero también pueden resultar positivos para otros —explica Schultz. Y añade—: Al final del Cretácico, a los dinosaurios no les fue muy bien, pero los hongos vivieron un apogeo».
Muchos de los hongos que proliferaron durante este periodo probablemente se alimentaron de hojarasca en descomposición, lo que les puso en estrecho contacto con las hormigas. Estos insectos aprovecharon la abundancia de hongos para alimentarse, y siguieron dependiendo de ellos cuando la vida se recuperó de la extinción.
Las hormigas tardaron 40 millones de años en alcanzar la agricultura superior
El nuevo trabajo también revela que las hormigas tardaron otros 40 millones de años en desarrollar la agricultura superior. Los investigadores pudieron rastrear el origen de esta práctica avanzada hasta hace unos 27 millones de años.
En esa época, un clima que se enfriaba rápidamente transformó los entornos de todo el planeta. En Sudamérica, los hábitats más secos, como las sabanas arboladas y las praderas, fracturaron grandes franjas de bosques tropicales húmedos.
Cuando las hormigas sacaron los hongos de los bosques húmedos y los llevaron a zonas más secas, los aislaron de sus poblaciones ancestrales salvajes. Los hongos aislados pasaron a depender por completo de las hormigas para sobrevivir en las condiciones áridas, lo que sentó las bases del sistema de agricultura superior que practican las hormigas cortadoras de hojas en la actualidad.
«Las hormigas domesticaron estos hongos del mismo modo que los humanos domesticaron los cultivos —explica Schultz. Y concluye—: Lo extraordinario es que ahora podemos datar cuándo las hormigas superiores cultivaron originalmente los hongos superiores».▪️
Los entomólogos Ted Schultz (centro), Jeffrey Sosa-Calvo (izquierda) y Ana Ješovnik posan en el hormiguero que han excavado en el Bosque Nacional Chapecó, en Santa Catarina (Brasil). En él viven hormigas agricultoras de la especie Mycetophylax asper. Crédito: Jeffrey Sosa-Calvo
Información facilitada por el Smithsonian National Museum of Natural History
Fuente: Ted R. Schultz et al. The coevolution of fungus-ant agriculture. Science (2024). DOI: 10.1126/science.adn7179
