El estrecho vínculo entre orquídeas y hongos: la importancia de las micorrizas para conservar a estas plantas en Chile

Aunque muchos las asocian con países tropicales, lo cierto es que Chile también es cuna de orquídeas, plantas célebres por su belleza y singularidad. Las flores de algunas, por ejemplo, se destacan por sus colores amarillos brillantes o discretos blancos, y por presentar estructuras que se asemejan a barbas o a una “pista de aterrizaje” para insectos. De hecho, son estos animales los que polinizan a estas beldades, aunque son timados pues la mayoría de las orquídeas chilenas incurren en el “engaño alimenticio”, es decir, aparentan poseer néctar para así atraer a estos invertebrados.

Como sea, para conocer bien a las orquídeas es necesario mirar también a los suelos, donde habitan los microscópicos hongos micorrícicos, aquellos que establecen relaciones simbióticas con las raíces de las plantas, formando estructuras que permiten el intercambio de nutrientes entre ambos organismos, lo que va en beneficio de los dos. Precisamente, son estos diminutos hongos los que poseen un desconocido y poderoso protagonismo en la supervivencia de las orquídeas.

“En el caso de las orquídeas, los hongos no solo interactúan con las plantas adultas, sino que hacen germinar a las semillas. Para que las semillas de las orquídeas puedan germinar, necesitan la presencia de los hongos micorrícicos, y para que éstos existan, se necesitan ciertas condiciones. Eso es super clave porque si la orquídea no se encuentra con el hongo en la naturaleza, no germina. O sea, depende totalmente de su presencia. Por eso es tan importante saber qué condiciones promueven la presencia y abundancia de estos organismos”, explica Isabel Mujica, directora del Centro de Conservación de Orquídeas Chilenas (CECORCH), e investigadora postdoctoral de la Universidad Católica y del Instituto de Ecología y Biodiversidad.

Para hacerse una idea, en Chile existen alrededor de 72 especies de orquídeas. La mayoría son endémicas del país, es decir, solo se encuentran aquí, en ningún otro lugar del mundo. Además, Mujica detalla que “una de las curiosidades de las orquídeas chilenas es que son todas terrestres. En cambio, las que tenemos más cerca en los trópicos son – en su mayoría – epífitas, es decir, que crecen arriba de los árboles”.

Son pocas las especies de orquídeas que viven en el norte del país, como Myrosmodes nervosa que crece a más de cuatro mil metros de altura en el altiplano, o la extremadamente rara Bipinnula taltalensis que no ha sido vista en décadas. Otras colman de colores el matorral esclerófilo costero de Chile central, mientras en el sur moran en los bosques de Nothofagus, como la elegante palomita (Codonorchis lessonii), la misma que pertenece a uno de los linajes más antiguos de América. Pero si se trata de la mayor diversidad, la zona centro sur lleva la delantera, en lugares como la cordillera de Talca, Las Trancas, Termas de Chillán y alrededores.

Aún así, hay varias orquídeas que son emblemáticas por otras razones. El investigador y jefe de horticultura del Jardín Botánico Nacional, Mauricio Cisternas, cuenta que “acá en la Región de Valparaíso tenemos a Chloraea heteroglossa y Chloraea disoides, ambas están en peligro crítico de extinción y se conocen muy pocas poblaciones. Afortunadamente, hemos encontrado en monitoreos algunas poblaciones que no habían sido reportadas de C. disoides, hacia los cerros de Quilpué, aumentando el número de poblaciones a la fecha”.

“Otras especies emblemáticas están en el sur, como Bipinnula volckmannii y Bipinnula apinnula, ambas en peligro. También están restringidas a la cordillera de Talca, en el caso de B. apinnula, y a las termas de Chillán y alrededores, o zonas del alto Biobío, que sería el caso de B. volckmannii”, agrega Cisternas, quien también es fundador y director de CECORCH.

En efecto, preocupa la situación que enfrentan estas plantas en la actualidad, pues muchas presentan severos problemas de conservación.

De partida, solo se ha evaluado el estado de conservación de 13 especies de orquídeas, donde la mayoría figura en alguna categoría de amenaza.

Así lo detalla Gabriela Narváez, ingeniera en Biotecnología Vegetal de la Universidad de Concepción, y estudiante de Magíster en Ciencias, mención Genética, de la Universidad Austral. “De estas 13 especies, cuatro se encuentran en peligro crítico, seis en peligro, dos vulnerables y una no pudo ser categorizada por tener datos insuficientes. Estos resultados posicionan a las orquídeas evaluadas como especies amenazadas, según el Reglamento de Clasificación de Especies del Ministerio de Medio Ambiente, y dan cuenta de la necesidad de evaluar el estado de conservación de las 60 orquídeas restantes, con énfasis en una clara identificación de sus amenazas”, señala la también encargada del Programa de Conservación de Orquídeas en CECORCH.

Frente a este escenario, resulta imposible hablar de la conservación de orquídeas sin incluir a los hongos que las acompañan.

Por un lado, hay orquídeas muy generalistas que interactúan con una gran diversidad de hongos micorrícicos, mientras que otras especies son – por el contrario – muy especialistas, asociándose con una sola especie. “Está el caso de Bipinnula apinnula y Bipinnula volckmannii. Encontramos solo una especie de hongo micorrícico asociado a estas orquídeas que, además, coincide en que son muy raras. Entonces, eso puede aumentar el nivel de vulnerabilidad de las especies, porque son muy dependientes de estos hongos”, detalla Mujica.

El socio fungi

Aunque nuestros ojos no lo perciban, los suelos están vivos.

Así como en la dimensión humana tenemos calles, viviendas, bocinazos y aglomeraciones de gente, la tierra hierve de intrincadas interacciones entre variopintas criaturas, como bacterias, protozoos, nemátodos, lombrices de tierra, insectos y por supuesto, hongos. Se comen entre ellos, otros descomponen materia orgánica, permitiendo el crucial ciclo de nutrientes, y como es de esperarse, también se relacionan con las plantas, impactando directamente en su desarrollo y supervivencia.

En cuanto a los seres fúngicos, Mujica profundiza: “En la mayoría de las plantas hay hongos que viven en las raíces. Dentro de esta gran diversidad de hongos, hay distintas funciones ecológicas o grupos funcionales. Están los hongos endófitos, cuyo nombre se refiere a que viven dentro de las raíces. Habitan ahí sin hacer un daño aparente, o incluso hay endófitos beneficiosos, que le confieren ciertas ventajas a las plantas. Después tenemos hongos patógenos que producen daño en las raíces, y luego los saprófitos, que son hongos que se alimentan de materia orgánica pero que a veces entran en las raíces”.

Y como es de esperarse, irrumpen en escena los hongos micorrícicos, los cuales forman relaciones simbióticas con las plantas. La palabra “micorriza” proviene del griego mycos (hongo) y rhizos (raíces). “Las micorrizas tienen ciertas estructuras especializadas para su función, que es el intercambio de nutrientes por carbono. La palabra ‘micorriza’ se refiere a la unión entre el hongo y la raíz”, precisa Mujica.

Aunque hay de distintos tipos, las micorrizas de la familia de plantas Orchidaceae son de especial interés ya que, según la evidencia disponible, estos hongos micorrícicos serían exclusivos de las orquídeas, es decir, aparentemente no formarían micorrizas con otro tipo de plantas.

En Chile se ha constatado que los hongos micorrícicos más frecuentes de orquídeas pertenecen a tres géneros: Ceratobasidium, Tullasnella y Serendipita. “Son hongos que habitan naturalmente en la hojarasca o en la madera en descomposición. No forman cuerpos fructíferos como callampas, sino que forman un micelio, el cuerpo del hongo es un micelio”, describe Cisternas.

Al ser tan diminutos, es difícil distinguirlos a simple vista, aunque el investigador del Jardín Botánico Nacional entrega algunas claves. “Cuando haces un corte transversal de la raíz, la micorriza de las orquídeas forma unos pelotones, como madejas de lana de color amarillo o cafesoso, por alrededor del cilindro central. Entonces esa es una característica que te permite reconocer de manera inequívoca que ese hongo que forma esa estructura, dentro de las células del córtex de la raíz, es una micorriza. Forman estos famosos pelotones”, dice.

Por otro lado, algunos hongos del género Tullasnella forman una clase de “polvillo” blanco sobre la madera, lo que permite detectarlos. También es posible ver manchas oscuras en las raíces de las orquídeas que revelan la presencia de estos microscópicos organismos.

Y como lo habíamos adelantado, un punto muy relevante consiste en que estos hongos no solo intercambian nutrientes por carbono con plantas adultas, como todas las micorrizas, sino que además participan en la germinación de las semillas de las orquídeas.

Esto no es menor, partiendo por el hecho de que las semillas de las orquídeas son extremadamente pequeñas, similares a un cúmulo de polvo.

Cisternas lo explica: “Las semillas de orquídea no tienen nutrientes, no vienen acompañadas con el endosperma que es un material nutritivo del cual el embrión de la semilla se alimenta para poder desarrollar la plántula. Eso aquí no ocurre. Naturalmente, la orquídea se asocia con un hongo micorrícico, este hongo reconoce algo en las semillas y le transfiere esqueletos carbonados, básicamente azúcares de la materia orgánica en descomposición. Se los transfiere al embrión de orquídea y ‘reemplaza’ esa acción del material nutritivo, entonces, así el embrión puede desarrollarse, formar posteriormente una plántula, y luego una planta que sea un organismo autótrofo, es decir, que se alimenta a través de la fotosíntesis”.

Dicho en otras palabras, si la semilla de la orquídea no se encuentra con un hongo micorrícico compatible con ella, no prosperará.

Sin suelos sanos no hay paraíso

Mujica lideró el estudio de una población de la orquídea Bipinnula fimbriata que vive en el cerro La Cruz, en Zapallar. El objetivo del trabajo – que fue publicado hace poco en la revista científica Microbiology Ecology – era conocer la diversidad de hongos (micorrícicos y no micorrícicos) asociados a estas plantas, y los efectos de nutrientes presentes en los suelos sobre estas criaturas fúngicas.

Lo primero que encontraron fue una muy alta diversidad de hongos, que según la científica fue algo inesperado. “Era una sola población de orquídeas, pero encontramos hongos saprófitos, patógenos, simbióticos y micorrizas. Además, las plantas que estaban más micorrizadas, o sea que tenían más colonización de micorrizas, tenían menos abundancia y diversidad de patógenos. Eso nos llamó la atención porque podría estar indicando que tal vez las micorrizas tienen una función de defensa contra patógenos”.

Junto con lo anterior, se enfocaron en el fósforo. El ciclo de nutrientes – que involucra a elementos como el fósforo – es esencial para la vida, y determina la productividad de la mayoría de los ecosistemas terrestres y acuáticos. Algunas fuentes naturales de fósforo en zonas costeras como Zapallar provienen, por ejemplo, de las fecas de aves marinas que habitan en el lugar, o sea, del guano. Pero también puede inmiscuirse la mano del Homo sapiens, como veremos más adelante.

Por ello, el equipo efectuó experimentos que consistían en agregar nutrientes para ver cómo reaccionaban las micorrizas. “Encontramos que, al agregar fósforo, disminuye la colonización por micorrizas, es decir, bajan las micorrizas y aumentan los [hongos] patógenos. En otras partes, se ha visto que hongos de micorrizas arbusculares tienen una función de defensa, pero nunca se había visto en orquídeas, entonces esa es la gran novedad de este artículo”, precisa la autora principal del estudio.

Lo anterior concuerda con otra investigación publicada en 2016, donde participaron Mujica y Cisternas, que indagó cómo influye la condición del suelo en las micorrizas de 12 poblaciones de orquídeas Bipinnula fimbriata y Bipinnula plumosa. En esa ocasión, observaron que cuando había más disponibilidad de nutrientes, había menor colonización y diversidad de hongos micorrícicos. La diferencia ahora es que, en el trabajo más reciente, se realizaron experimentos para comprobar si el aumento de fósforo generaba un real efecto. Así fue.

Inclusive, el exceso de nutrientes podría acarrear consecuencias en la primera etapa de estas plantas. Otra investigación publicada en la revista Symbiosis concluyó que, al añadir nitrógeno y fósforo, varios hongos micorrícicos dejaron de germinar a las semillas de Bipinnula fimbriata, es decir, solo cumplen ese rol cuando los niveles de nutrientes son bajos. No obstante, faltan más estudios.

Esto cobra especial relevancia considerando el impacto del cambio de uso de suelo provocado por el humano, junto a otras presiones y amenazas que enfrentan las orquídeas, que “van desde la cercanía a caminos, herbivoría producto de actividades ganaderas, destrucción del hábitat para proyectos inmobiliarios, extracción con fines ornamentales (por desconocimiento), entre otros, y es precisamente la información que estamos levantando con el programa de monitoreo, que es clave para poder diseñar y ejecutar acciones de conservación”, cuenta Narváez.

“La principal amenaza para las orquídeas es la pérdida y fragmentación de hábitats, asociado a la expansión urbanística y cambio de uso de suelo, porque desafortunadamente no hay ordenamiento territorial”, reconoce el investigador del Jardín Botánico Nacional, aludiendo a las diezmadas poblaciones de estas plantas en zonas como los cerros de Valparaíso y Viña del Mar.

Otro factor relevante es la agricultura. Si bien falta literatura científica a nivel nacional para dimensionar los impactos de la remoción de vegetación nativa y del uso de fertilizantes sobre las micorrizas, existe evidencia de que altera – de alguna u otra forma – la presencia de microorganismos en los suelos. “Al echar fertilizantes en cultivos agrícolas, afectas las zonas aledañas, y puedes aumentar la disponibilidad de nutrientes en los alrededores”, advierte Mujica.

Pero eso no es todo.

Se suma la extracción de hojarasca de ecosistemas naturales para su uso en la jardinería. Recordemos que en aquellas hojas habitan hongos micorrícicos, los cuales además son descomponedores que se alimentan de esa materia orgánica. Por tanto, quitarles la hojarasca significa eliminar su fuente de energía, lo que puede poner en jaque la relación simbiótica mutualista que sostiene con las orquídeas.

En definitiva, como bien destaca la ingeniera en biotecnología vegetal, “las acciones antrópicas [humanas] que están en directa relación con el daño a los suelos, es la principal causa de perturbación de este mutualismo, puesto que dañando los suelos con acciones como el exceso de fertilizantes, remoción de tierra de hoja, tala rasa, agricultura intensiva, entre otras, perjudicamos el desarrollo de estos hongos de vida libre (que viven independiente de las orquídeas) alterando la abundancia y riqueza de estas micorrizas en el suelo, y por ende, eventualmente la germinación de las orquídeas”.

El aporte de la ciencia ciudadana

Actualmente, el equipo de CECORCH busca visibilizar y aumentar el conocimiento sobre estas carismáticas y amenazadas plantas. Para ello impulsan talleres, charlas y un proyecto de ciencia ciudadana que consiste en un plan de monitoreo nacional de orquídeas, con el fin de determinar el estado de conservación de las 60 especies que aún no han sido evaluadas. A la fecha cuentan con 157 monitores inscritos desde la Región de Coquimbo a Magallanes, a los cuales han capacitado para esta misión.

Narváez, quien está a cargo de esta iniciativa, relata que “este trabajo se desarrollará bajo el concepto de ciencia ciudadana, el cual busca involucrar a la comunidad en el levantamiento de información a través de un plan de monitoreo, donde las personas inscritas de forma voluntaria se comprometen a monitorear una población de orquídeas al menos una vez. Esta metodología incluye etapas formativas a los monitores que lo requieran, principalmente relacionadas al reconocimiento de especies, donde se espera que una asociación con la comunidad local genere un impacto mayor y duradero en el programa de monitoreo, que los proyectos de carácter privados o gubernamentales que no involucran a la población”.

En ese sentido, buscan que estas plantas dejen “el anonimato”, ya que muchos sectores de la ciudadanía no las conocen.

“La principal herramienta que tenemos como sociedad es el conocimiento, existe una frase muy cliché que es ‘conocer para conservar’, pero que es clave para poder ejecutar todo proyecto de conservación. La conservación de la biodiversidad es fundamental hoy en día, puesto que esta garantiza el buen funcionamiento y el equilibrio de los ecosistemas que son el soporte de todos los procesos esenciales de la vida”, subraya Narváez.

En paralelo, la investigación científica continúa, mientras en la colección del Jardín Botánico Nacional se atesoran no solo semillas de varias especies de orquídeas, sino también a sus hongos micorrícicos. Cisternas destaca que “necesitamos comprender mejor la biología de las orquídeas para poder a futuro realizar acciones concretas de conservación. A diferencia de otras plantas, las orquídeas tienen mucha dependencia, y esta dependencia las hace ser especies emblemáticas y vulnerables, entonces no podemos conservar a las orquídeas solas”.

Por ello es clave incluir a sus aliados, los hongos.

Para Mujica, “las orquídeas constituyen un excelente modelo de estudio para entender la importancia de los mutualismos y la interdependencia. No sirve de nada conservar a la orquídea sola, porque hay que tener las condiciones de suelo para que su hongo viva y esté bien, y las condiciones ambientales para que los polinizadores existan en ese lugar. Entonces nos invita a tener una mirada más holística. La conservación tiene que ser del ecosistema completo. Encuentro lindo que la orquídea sea un ejemplo para ver la naturaleza de esa forma”.

 

Si deseas aportar al conocimiento y conservación de las orquídeas, inscríbete aquí como monitor o monitora para el proyecto de ciencia ciudadana de CECORCH, o escribe a monitoreo.cecorch@gmail.com .