Especialización en micorrizas: factores ecológicos e implicancias macroevolutivas

El mutualismo ha tenido un papel central en la ecología y evolución de la biodiversidad. Esta interacción se caracteriza por presentar una gran variación en el nivel de especialización, que, debido a sus potenciales efectos a escala evolutiva y ecológica, es de gran interés para biólogos evolutivos y ecólogos. La especialización podría ser favorable si resulta en una mayor eficiencia en el intercambio de recursos y/o servicios, pero al mismo tiempo podría implicar una menor capacidad de interactuar con otras especies y así persistir frente a cambios ambientales, llevando a los linajes especialistas a un “callejón sin salida” evolutivo. Pese a sus posibles desventajas, existen numerosos casos de especialización en la naturaleza, lo que sugiere que, bajo ciertas condiciones ecológicas, la especialización podría ser ventajosa o neutral. Para entender cuáles son las implicancias evolutivas de la especialización y a una escala ecológica, cuáles son aquellos factores que promueven la especialización, en esta tesis se estudió la especialización en las micorrizas, una asociación entre plantas y hongos del suelo que está presente en la mayoría de las plantas terrestres y presenta una gran variación en el nivel de especialización. De esta manera, en esta tesis se abordaron las siguientes preguntas (1) ¿Qué efecto tiene la especialización micorrícica sobre las tasas de diversificación de las plantas? (2) ¿Qué factores ambientales promueven la especialización micorrícica? Para responder la primera pregunta, el enfoque se centró en la historia evolutiva de las micorrizas, estudiando los cuatro tipos de micorriza a lo largo de la evolución de las plantas. Con esto, se evaluó la relación entre la diversidad de tipos de micorrizas y las tasas de diversificación de las familias de plantas con semillas, demostrándose que una mayor diversidad de tipos de micorrizas se relaciona con mayores tasas de diversificación. Estos resultados apoyan la hipótesis de la especialización como una estrategia desfavorable a escala evolutiva y corroboran la importancia de las asociaciones micorrícicas en la evolución de las plantas. Para la segunda pregunta, en cambio, nos centramos en un tipo particular de micorrizas, las micorrizas de orquídeas, donde se estudió el papel de los factores ambientales, específicamente los nutrientes del suelo, en la especialización micorrícica. Utilizando una especie de orquídea endémica de Chile, Bipinnula fimbriata, se evaluó (1) el efecto de la disponibilidad de nutrientes en la comunidad de hongos asociados a plantas adultas de B. fimbriata en una población natural y (2) el efecto de los nutrientes en el inicio de la asociación simbiótica, que ocurre en el encuentro del hongo micorrícico con la semilla de la orquídea. Ambos estudios mostraron que los nutrientes tienen un papel clave en las asociaciones micorrícicas de B. fimbriata, tanto en plantas adultas como en la etapa de la germinación, mostrando además que en plantas adultas los nutrientes pueden afectar indirectamente a toda la comunidad de hongos asociados (incluidos hongos micorrícicos y no micorrícicos). Los resultados sugieren además que el efecto de los nutrientes en la especialización micorrícica depende de la escala espacial, en el caso de poblaciones naturales, y de la identidad del hongo involucrado, en el caso de la germinación simbiótica. Esta tesis aporta con nuevos conocimientos sobre la interacción entre orquídeas y hongos, abre numerosas preguntas para futuras investigaciones y contribuye a la comprensión de la importancia de la asociación con hongos en la estructuración de las comunidades y la evolución de las plantas.