Los hongos también pueden ver

Hoy es el día en que podré poner Doctor en los billetes que compre en Ryanair presento mi tesis doctoral, así que nada mejor que aprovechar para contar qué es lo que he estado investigando todos estos años, que no han sido pocos (5 años y medio).

Cuando empecé esta andadura, no sabía mucho del tema en el que me iba a centrar, la influencia de la luz en el desarrollo de los hongos, pero poco a poco me fui metiendo en este mundillo hasta el punto de que ahora me gustaría seguir con el tema en cualquier otro centro de investigación.

Los hongos son uno de los cinco Reinos que se estudiaban en el colegio, y cuando se habla de ellos lo primero que te viene a la cabeza son dos cosas: las setas y los mohos (incluso los hongos de los pies). Pero es un Reino muy extenso con más de 60.000 especies descritas y del que se estima que puede haber cerca de un millón y medio de especies. A ellos pertenecen las ya nombradas setas, las levaduras con las que hacemos pan, vino y cerveza y los hongos que descomponen la madera o los típicos mohos que descomponen la fruta, el pan y otros alimentos o las micorrizas, que se asocian con las raíces de las plantas favoreciendo su crecimiento y desarrollo. Suelen crecer sobre la materia orgánica siendo saprofitos o incluso parásitos. Aparecieron en el mar aunque la mayoría de ellos son terrestres, necesitando humedad ambiental para su desarrollo, medio que colonizaron en el Silúrico, justo después de las plantas, y hubo algunos ejemplares que pudieron llegar a tener 6 metros de altura. Y fueron los que acabaron con el período Carbonífero y los depósitos de carbón, ya que empezaron a descomponer la madera, que hasta entonces era un sustrato que no se descomponía y se acumulaba.

La luz es una fuente de energía importante, aunque no imprescindible, para la vida en la Tierra. Aporta energía para la fotosíntesis, calor y permite la visión en microorganismos, plantas y animales, además de jugar un papel fundamental como señal ambiental, regulando el desarrollo y la fisiología de los organismos. La luz presenta distintas longitudes de onda, y no todas afectan igual a los hongos, ya que algunas son capaces de detectarlas pero no otras.

Las primeras respuestas a la luz azul fueron observadas por Charles Darwin cuando describió cómo la luz azul induce una respuesta fototrópica en plantas (hace que se muevan hacia la fuente de luz). Actualmente ya han sido identificadas respuestas a la luz en todos los grupos de seres vivos. La luz es necesaria para la obtención de energía en los organismos fotosintéticos, y por ello han desarrollado una compleja maquinaria de percepción y transducción de la señal lumínica mediante proteínas fotorreceptoras que les permite ajustarse a las condiciones ambientales y evitar los efectos nocivos del exceso de la luz solar. Estos organismos son capaces de percibir la calidad, la intensidad y la dirección de la luz. Las bacterias detectan y responden a la luz mediante el empleo de moléculas y mecanismos altamente evolucionados. Existen sistemas celulares para aprovechar la energía útil de la luz como en las bacterias fototróficas, para combatir los daños foto-oxidativos derivados de las especies altamente reactivas que generan en la absorción de energía de la luz, utilizar el estímulo lumínico para reparar el ADN, las taxis, el desarrollo y la virulencia, la inducción de la síntesis de carotenoides y sincronización circadiana. Las plantas utilizan la luz para regular procesos como la germinación, el fototropismo y la evitación de sombras, el movimiento de cloroplastos, apertura de estomas, la floración y el ajuste del ritmo circadiano (oscilaciones de las variables biológicas en intervalos regulares de tiempo, que nos permite saber si es de día o de noche, por ejemplo). En los animales la luz es utilizada para controlar el ritmo circadiano y sobre todo en la visión, que la utilizan para detectar, discriminar y reconocer objetos como fuentes de alimentos, pareja o marcas en su territorio.

La luz regula también el desarrollo y comportamiento de los hongos. El desarrollo de un hongo ocurre en varias etapas: germinación de las esporas, crecimiento y ramificación de las hifas y formación de las estructuras reproductoras para el desarrollo y dispersión de las esporas. Estos procesos están regulados por muchos factores ambientales, incluyendo la presencia o ausencia de luz. La mayoría de respuestas a la luz en hongos se deben a la luz azul, aunque también se conocen respuestas a otras longitudes de onda como la luz roja o la luz del ultravioleta. Además de intervenir en el desarrollo de los hongos, la luz azul actúa como señal ambiental activando rutas metabólicas como la síntesis de carotenos, o dirigiendo el crecimiento de estructuras reproductoras. La activación por la luz de la biosíntesis de carotenos hace que algunas especies de hongos obtengan esa coloración naranja típica, también presente, por ejemplo, en las zanahorias. La síntesis de caroteno sirve para protegerse de la radiación UV del sol, al igual que nosotros sintetizamos melanina cuando nos ponemos al sol.

Los fotorreceptores son cromoproteínas, proteínas unidas a compuestos de bajo peso molecular que absorben la luz, como flavinas, tetrapirroles o retinal. La luz recibida por el cromóforo da lugar generalmente a cambios conformacionales del fotorreceptor que inicia la transducción de la señal generando una respuesta en el organismo. Existen distintos tipos de fotorreceptores que unen diferentes cromóforos. Estas proteínas suelen formar complejos entre ellas, y algunas son capaces de unirse al ADN e iniciar la transcripción de algunos genes, los genes fotoinducibles.

Centrándome en mi tesis, el hongo que he utilizado para la investigación ha sido Phycomyces blakesleeanus ya que ha sido estudiado en detalle por su capacidad de responder a multitud de cambios en el entorno. Phycomyces tiene la capacidad de modificar el crecimiento de los esporangióforos (cuerpos fructíferos) y responder a estímulos ambientales como la luz azul, radiación de ultravioleta cercano, viento y presión produciendo un tropismo positivo (se acerca a ellos), y a la radiación de 310 nm de longitud de onda, la gravedad y la presencia de obstáculos produciendo un tropismo negativo (se aleja de ellos). También es capaz de detectar objetos del entorno y modificar el crecimiento del esporangióforo para evitarlo (evitación).

El micelio de Phycomyces responde a la luz y las dos respuestas más investigadas son la fotomorfogénesis y la fotocarotenogénesis. La fotomorfogénesis es el efecto de la luz sobre la formación y el desarrollo de los esporangióforos. La luz azul regula la formación de los dos tipos de esporangióforos, macróforos (grandes) y micróforos (pequeños). La luz azul estimula la producción de macróforos e inhibe la de micróforos. La fotocarotenogénesis es el efecto de la luz sobre la síntesis del pigmento amarillo ß‑caroteno. La presencia de luz azul incrementa la cantidad de carotenos acumulados en el micelio.

Mis estudios han estado centrados en encontrar genes que están regulados por la luz en este hongo entre los que se encuentran genes de la ruta de los carotenos así como genes que codifican para fotorreceptores. Un proyecto paralelo en el que también participé y al que tengo gran cariño era la búsqueda y recolección de estirpes naturales de Neurospora que crecían sobre los bosques quemados en varias zonas de España, como Galicia, Extremadura o Canarias para un posterior estudio poblacional, no las cosas sensacionalistas que se contaron en los medios gracias a las tergiversaciones de algunos periodistas no muy expertos.

Víctor Tagua

Bibliografia recomendada

• Corrochano LM (2007) Fungal photoreceptors: sensory molecules for fungal development and behaviour. Photochem Photobiol Sci, 6: 725‑736.
• Idnurm A, Verma S, Corrochano LM (2010) A glimpse into the basis of vision in the kingdom Mycota. Fungal Genet Biol, 47: 881 892.
• Rodríguez-Romero J, Hedtke M, Kastner C, Müller S, Fischer R (2010) Fungi, hidden in soil or up in the air: light makes a difference. Annu Rev Microbiol., 64: 585 610.
• Cerdá–Olmedo E (2001) Phycomyces and the biology of light and color. FEMS Microbiol Rev, 25: 503‑512.

Victor Tagua

Doctor en Genética y Biología Molecular. Investigador en Biomedicina y Biotecnología. Apasionado de la divulgación en varios formatos.
#SinCienciaNoHayFuturo