Las Simbiosis de Las Plantas con las Micorrizas: Comercio Justo y Teoría de Juegos

La simbiosis resulta ser una cooperación entre dos o más especies. Ahora bien cada una de ellas debe velar por sus propios intereses, actuando todos los agentes involucrados en un juego que prime al comercio justo (‘fairer trading‘). Este es básicamente el mensaje que nos ofrece la noticia de hoy sobre el universo de los suelos. Ya os hemos hablado de las micorrizas, así como del enorme entramado de cables que generan por los que se intercambian los nutrientes y alimentos orgánicos entre las plantas y este tipo hongos, respectivamente. Hablamos de un componente vital de la rizosfera. Las hifas de estos hongos interaccionan y unen a las raíces, ramificándose por los poros del suelo en busca de nutrientes. De este modo, la capacidad de exploración de nutrimientos por los sistemas radiculares de las plantas se agiganta sobre manera. Por su parte, las plantas exudan carbohidratos obtenidos mediante la fotosíntesis con vistas a alimentar s esos hongos beneficiosos, generándose una cooperación que favorece a ambas especies. Recordar que los hongos no tienen tal capacidad de obtener energía del sol. Ahora bien: ¿Qué mecanismos rigen tales intercambios? ¿Dominan e imponen su poder las plantas sobre los hongos?.  Pues va a ser que no, al menos en este caso. Al parecer, unas y otras cooperarán si ambas maximizan sus beneficios potenciales, generándose una especie de “comercio justo”. De no ser así, “no hay negocio”. Tanto las plantas como los hongos micorrizógenos parecen jugar a la teoría de juegos. Se trata de algo así como una especie de feria de ganado en el que se intercambian productos entre unos y otros (aquí no hay dinero), sondeándose mutuamente antes de llegar a un acuerdo mutuo que beneficie a ciertos pares de participantes. Y al hacerlo, las ofertas de las especies involucradas quizás cambien. Obviamente no defiendo una estricta relación por pares, sino que tanto unos organismos como otros pueden negociar a más de dos bandas alcanzando acuerdos semejantes a una red comercial cualquiera.    

Micorrizas arbusculares y raíces de las plantas. Fuente: African Journal of Biotechnology Tahir Abdoulaye

Los autores defienden, como se mostrará, que se trata de una diferencia que distingue la simbiosis de otro tipo de relaciones de mutualismo. Soslayo pronunciarme sobre este asunto. No soy experto, por lo que desconozco los avances recientes en fijación simbiótica del nitrógeno a cerca de como se genera la interacción beneficiosa entre los sistemas radiculares de las plantas y los microorganismos de tipo rhizobium, por ejemplo. Sin embargo, parecen darse diversas posibilidades. ¿Qué es mejor: la especificidad o el mercadeo? Incluso esta pregunta puede estar mal planteada. Me atrevo a conjeturar que el mercadeo entre varias especies confiere una mayor plasticidad de adaptación al entorno, pero (…..). Tampoco estoy seguro que los resultados obtenidos por estos investigadores sean generalizables a todo un mundo tan diverso y antiguo como el de la relación entre raíces y micorrizas, que se remonta tan atrás (o casi) como al periodo de la invasión de la tierra emergida por las plantas vasculares. En cualquier caso, se me antoja una investigación muy interesante, aunque tal vez sea por mi propia ignorancia. Eso sí, los autores hablan tanto de semejanzas con la economía de mercado como con el comercio justo, lo cual demuestra su ignorancia de la economía que sufrimos, que de justa no tiene nada.

Juan José Ibáñez

Resumen del trabajo original

Reciprocal Rewards Stabilize Cooperation in the Mycorrhizal Simbiosis Kiers et al. (2011) Sience.

Plants and their arbuscular mycorrhizal fungal symbionts interact in complex underground networks involving multiple partners. This increases the potential for exploitation and defection by individuals, raising the question of how partners maintain a fair, two-way transfer of resources. We manipulated cooperation in plants and fungal partners to show that plants can detect, discriminate, and reward the best fungal partners with more carbohydrates. In turn, their fungal partners enforce cooperation by increasing nutrient transfer only to those roots providing more carbohydrates. On the basis of these observations we conclude that, unlike many other mutualisms, the symbiont cannot be “enslaved.” Rather, the mutualism is evolutionarily stable because control is bidirectional, and partners offering the best rate of exchange are rewarded.

Traducción al Español-Castellano

Las plantas y sus simbiontes de hongos micorrizógenos arbusculares interactúan en complejas redes subterráneas en las que participan socios múltiples. Tal proceso aumenta el potencial para la explotación y comportamiento de los individuos, planteando la cuestión de cómo actúan los socios a la hora de mantener o no el juego de cooperación de la transferencia de sus respectivos potenciales-recursos. Hemos manipulado la cooperación entre las plantas y sus potenciales socios micorrizógenos, demostrando que las plantas pueden detectar, discriminar, y premiar a los mejores socios de hongos primándoles con más hidratos de carbono. A su vez, sus parejas fúngicas inducen la cooperación mediante el aumento de la transferencia de nutrientes a las raíces que les sólo proporcionan más hidratos de carbono. Sobre la base de estas observaciones se concluye que, a diferencia de muchos otros mutualismos, los simbiontes no pueden ser «esclavizados». Por el contrario, el mutualismo es evolutivamente estable ya que el control resulta ser bidireccional, y los socios que ofrecen mejores intercambios son los premiados.

Plants and Fungi Play the ‘Underground Market’

ScienceDaily (Aug. 22, 2011) — Plants and fungi co-operate and trade with each other on a biological ‘underground market’, changing their trading partners if they don’t get a fair deal.

The finding was made by an international team, including Oxford University scientists, examining how plants trade energy-rich carbohydrate they make using photosynthesis for phosphorus fungi collect from the soil. They found that plants use their roots to actively search out fungi to trade with but will attempt to avoid ‘cheating’ fungi which ‘hoard’ phosphorus instead of paying their fair share in return for carbohydrate. A report of the research is published in this week’s Science.

‘This is one of the first recorded examples of a ‘biological market’ operating in which both partners reward fair trading rather than one partner having the advantage and exploiting the other,’ said Professor Stuart West of Oxford University’s Department of Zoology, an author of the paper. ‘We’ve shown that both plants and fungi can be choosy, ‘playing the market’ and looking for a better trading partner if they aren’t getting a good deal.

‘The team used the plant Medicago truncatula, which is related to alfalfa, and then observed its interactions with three different species of fungi; Glomus intraradices, Glomus custos, and Glomus aggregatum, which exhibit different levels of cooperation. They used radioactive tags to track the carbon produced by the plant and the phosphorus harvested by the fungi. The results showed that not only was more carbon supplied to the more cooperative — ‘fairer trading’ — species of fungi but also that more phosphorus was supplied to more cooperative plants.

‘We think that this sort of biological market, reminiscent of a market economy, has arisen because there are so many different individuals either partner could trade with,’ said Professor West. ‘Rather like with human traders, if they are given a chance both plants and fungi will go elsewhere to get a better deal.

Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by University of Oxford.

Journal Reference: E. T. Kiers, M. Duhamel, Y. Beesetty, J. A. Mensah, O. Franken, E. Verbruggen, C. R. Fellbaum, G. A. Kowalchuk, M. M. Hart, A. Bago, T. M. Palmer, S. A. West, P. Vandenkoornhuyse, J. Jansa, H. Bucking. Reciprocal Rewards Stabilize Cooperation in the Mycorrhizal Symbiosis. Science, 2011; 333 (6044): 880 DOI: 10.1126/science.1208473

Sobre la coevolución de Plantas y Micorrizas