No somos los únicos seres que disfrutan de un festín de sabrosas frutas como manzanas, bayas, duraznos y naranjas. Especies como los murciélagos, monos, osos, aves e incluso peces consumen frutas, y las plantas cuentan con ellas para hacerlo.
La fauna silvestre dispersa las semillas comiendo el fruto y defecando la semilla en otro lugar, llevando así el fruto más lejos y extendiendo la siguiente generación de esa planta. Pero atraer a la fauna silvestre también podría significar atraer organismos nocivos, como algunas especies de hongos.
Las plantas interactúan por una delgada línea entre la atracción y la repulsión, y para hacer esto, evolucionaron para convertirse en complejas fábricas químicas. Los ecologistas químicos del Laboratorio Whitehead de la Universidad Tecnológica de Virginia, Estados Unidos, están trabajando para descubrir por qué las plantas tienen químicos tan diversos y para determinar las funciones de estos químicos en las interacciones planta-microbio y planta-animal.
“Todavía hay mucho que no sabemos sobre los compuestos químicos que las plantas usan para mediar estas complicadas interacciones. A medida que continuamos perdiendo la biodiversidad global, también estamos perdiendo la diversidad química y la oportunidad de descubrimiento de ello”, dijo Lauren Maynard, una candidata a doctorado en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias de esta Universidad.
Piper sancti-felicis es un arbusto neotropical relacionado con Piper nigrum, que produce maíz de pimienta negra. Aunque P. sancti-felicis no es tan importante económicamente como su pariente, la pimienta, cumple una importante función ecológica como una de las primeras plantas que colonizaron zonas recientemente perturbadas. También sirve como una importante fuente de alimento para la fauna silvestre, especialmente para los murciélagos y las aves.
En la Estación Biológica La Selva, en Costa Rica, Maynard y un equipo de ecologistas internacionales trabajaron para comprender mejor la ecología evolutiva de P. sancti-felicis. Sus hallazgos se publicaron recientemente en la revista científica Ecology y sirven como un avance importante en la comprensión de por qué las plantas tienen una diversidad química tan grande.
Al analizar las muestras, el equipo descubrió 10 compuestos de alquilfenol no documentados anteriormente en P. sancti-felicis. Los alquilfenoles son raros en el reino vegetal, ya que sólo se han reportado en cuatro familias de plantas.
Sin embargo, los compuestos de alquilfenol no estaban distribuidos uniformemente en toda la planta. Maynard descubrió que la pulpa de la fruta tenía las mayores concentraciones y diversidad de compuestos de alquilfenol, mientras que las hojas y las semillas tenían sólo unos pocos compuestos en niveles detectables. Más tarde, surgió un patrón: Los niveles de alquilfenol eran más altos cuando las flores se desarrollaban en una pulpa no madura, pero luego disminuían a medida que la pulpa maduraba.
Cuando Maynard y sus colaboradores probaron los alquilfenoles con diferentes especies de hongos de frutas, descubrieron que los alquilfenoles tenían propiedades antimicóticas. Pero esos mismos compuestos también hacían que los frutos fueran menos sabrosos para los murciélagos, que son los principales dispersores de semillas de la planta.
Se trata de un equilibrio delicado: los altos niveles de alquilfenoles protegían la fruta de los hongos nocivos a medida que se desarrollaba, pero cuando maduraba, los niveles de alquilfenoles disminuían de modo que los murciélagos se interesaban por comerla.
“Muchos patógenos de hongos atacan a las frutas maduras y pueden hacer que las frutas sean poco atractivas para los dispersores, o peor aún, destruir completamente las semillas. Nuestro estudio sugiere que estas toxinas representan una compensación en las frutas: Disuaden a algunos potenciales socios beneficiosos, pero los beneficios que proporcionan en términos de protección de las semillas superan esos costos”, dijo Susan Whitehead, profesora adjunta del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad Tecnológica de Virginia.
Este estudio es el primero que documenta el papel ecológico de los alquilfenoles. Las interacciones químicas en el reino vegetal no son fáciles de ver, pero juegan un papel crucial en el equilibrio de las compensaciones en varias interacciones. En el caso de P. sancti-felicis, los alquilfenoles ayudan a la planta a transitar por la delgada línea entre atraer a los dispersores de semillas y repeler los hongos dañinos.
“Encontrar el patrón no lineal de inversión de los alquilfenoles en el desarrollo de los frutos fue realmente emocionante. Esto sugiere que la función principal de los compuestos es la defensa”, dijo Maynard.
Este descubrimiento ayuda a los investigadores a comprender los matices de la ecología de los bosques tropicales y cómo la diversidad química de las plantas ayuda a mantener ese delicado equilibrio. Las defensas químicas de las plantas se han estudiado principalmente en las hojas de las plantas, por lo que este nuevo descubrimiento fomenta la comprensión de los científicos de cómo y por qué estos compuestos son cruciales en los frutos. Y debido a que los frutos son el vehículo de dispersión de las semillas, estos químicos juegan un papel ecológico significativo.
“Este estudio avanzó nuestra comprensión de cómo funcionan los bosques tropicales al reunir a científicos y expertos de múltiples campos de estudio: ecología vegetal, comportamiento animal, química y microbiología”, dijo Susan Whitehead.
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Foto de portada: Un ejemplar macho de Tángara terciopelo (Ramphocelus passerinii), come un fruto de Piper sancti-felicis. Créditos: Bernadette Wynter Rigley.
