Guerra química oculta en los árboles de abeto: un ciclo de defensa y ataque

Los escarabajos del abeto poseen la capacidad de no solo tolerar las defensas químicas de su árbol huésped, sino que también las transforman en protecciones antifúngicas más potentes. Este hallazgo, realizado por investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, revela un ciclo de defensa y ataque en el que un hongo, Beauveria bassiana, ha evolucionado para neutralizar estas defensas, permitiéndole infectar y matar a los escarabajos.

Los escarabajos del abeto, conocidos científicamente como Ips typographus, se alimentan de la corteza de los árboles, que contiene altos niveles de compuestos fenólicos que protegen a los árboles de hongos dañinos. Los investigadores se propusieron entender cómo estas defensas químicas se integran en la red alimentaria del bosque y si los escarabajos podían reutilizar estos compuestos para protegerse de infecciones fúngicas.

Para investigar este proceso, el equipo utilizó herramientas avanzadas como la espectrometría de masas y la resonancia magnética nuclear (RMN) para identificar los químicos defensivos producidos por los árboles de abeto y rastrear cómo los escarabajos los procesan. Los científicos descubrieron que los escarabajos que se alimentan de los árboles de abeto absorben compuestos defensivos del floema, especialmente glicósidos fenólicos como los estibeno y los flavonoides.

Dentro de los escarabajos, estos compuestos son alterados químicamente. Los insectos los convierten en agliconas, que ya no contienen moléculas de azúcar y tienen efectos antimicrobianos mucho más fuertes. Estos químicos transformados proporcionan a los escarabajos una protección efectiva contra patógenos fúngicos. "No esperábamos que los escarabajos pudieran convertir las defensas del abeto en derivados más tóxicos de manera tan específica", comentó Ruo Sun, autor principal del estudio.

El equipo también examinó cómo estas defensas de los escarabajos afectan al hongo Beauveria bassiana. Aunque este hongo no había sido efectivo en el control de escarabajos del abeto en el pasado, se encontraron cepas que habían infectado y matado a los escarabajos. Por lo tanto, se investigó cómo lograban infectarlos con éxito.

Los análisis de laboratorio y las pruebas enzimáticas mostraron que el hongo utiliza una estrategia de detoxificación en dos pasos. El primer paso es la glicosilación, que añade un azúcar de vuelta a las agliconas tóxicas. El segundo paso es la metilación, que adjunta un grupo metilo al azúcar. Los compuestos finales, conocidos como metilglicósidos, no son dañinos para Beauveria bassiana.

Esta modificación química ayuda inesperadamente al hongo a infectar a los escarabajos, especialmente aquellos que se alimentaron previamente de tejido de abeto rico en compuestos fenólicos. Los metilglicósidos también son resistentes a las enzimas de los escarabajos que normalmente los descompondrían y restaurarían su toxicidad a través de la hidrólisis.

Para confirmar la importancia de esta vía, los investigadores desactivaron los genes responsables de la metilglicosilación en Beauveria bassiana. Los hongos sin estos genes fueron mucho menos exitosos en infectar a los escarabajos, lo que demuestra que el proceso de detoxificación es crítico para superar las defensas químicas de los escarabajos.

El estudio demuestra que los químicos defensivos de los árboles pueden ser alterados repetidamente a medida que se trasladan de las plantas a los insectos y luego a los patógenos. "Hemos demostrado que un escarabajo del abeto puede aprovechar los compuestos defensivos de un árbol para crear defensas contra sus propios enemigos. Sin embargo, dado que uno de los enemigos, el hongo Beauveria bassiana, ha desarrollado la capacidad de detoxificar estas defensas antimicrobianas, puede infectar con éxito a los escarabajos y, por lo tanto, ayudar al árbol en su lucha contra ellos", resumió Jonathan Gershenzon, líder del estudio.

Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a desarrollar métodos de control biológico más efectivos. "Ahora que sabemos qué cepas del hongo toleran los compuestos antimicrobianos fenólicos del escarabajo, podemos utilizar estas cepas para combatir a los escarabajos de manera más eficiente", afirmó Ruo Sun. El estudio también destaca la necesidad de examinar si las plagas han desarrollado resistencia o estrategias de detoxificación cuando se utilizan pesticidas biológicos.

En futuras investigaciones, el equipo planea investigar cuán común es la vía de detoxificación de metilglicosilación en diferentes cepas de Beauveria bassiana y en otros hongos que infectan escarabajos del abeto. También buscan entender cómo esta vía interactúa con otros rasgos patógenos que influyen en el éxito de la infección.