Resumen

Con el avance de la ciencia y la tecnología, la fotografía digital es una herramienta indispensable en las labores de campo y laboratorio en las ciencias naturales. La fotografía nos permite documentar, evidenciar y validar información. Asimismo, ayuda a acercarnos visualmente a realidades y a estructuras vegetales escondidas en los bosques tropicales. Por esta razón, en este trabajo mostramos a la fotografía como un instrumento práctico para explorar de forma rápida la diversidad morfológica de frutos de especies leñosas en un bosque montano del sur del Ecuador, ecosistema altamente biodiverso y poco conocido a nivel mundial. A través de registros fotográficos, se identificó, midió y catalogó la variedad de formas, colores y tamaños de los frutos en el bosque. Estos resultados nos permiten valorar, desde un enfoque más ilustrativo, la diversidad de estructuras vegetales presente en los ecosistemas montanos.
Palabras clave: bosques tropicales, diversidad de frutos, fotografía digital, frutos forestales, rasgos morfológicos.

Forests we see, diversity of fruits we do not know: photographs that reveal

Abstract

With the advancement of science and technology, digital photography is an indispensable tool in field and laboratory work in Natural Sciences. Photography allows us to document, evidence, and validate information. Likewise, it helps us approach realities and plant structures, hidden in tropical forests, in a visual manner. For this reason, in this work, we show photography as a practical instrument to quickly explore the morphological diversity of fruits of woody species in a montane forest in southern Ecuador, a highly biodiverse ecosystem, little known worldwide. Using photography, it was possible to identify, measure and catalog the variety of shapes, colors, and sizes of the fruits in the forest. These results allow us to assess with a more illustrative approach the diversity of plant structures present in montane ecosystems.
Keywords: tropical forest, fruits diversity, digital photography, forest fruits, morphological traits.

Introducción

Desde su invención, en 1839, la fotografía ha ido adquiriendo una importancia cada vez mayor en todos los ámbitos de la sociedad y de la ciencia (Grilli et al., 2014). Actualmente, la fotografía digital, por su alta disponibilidad y accesibilidad mediante un celular inteligente o una cámara fotográfica, se ha convertido en un recurso utilizado prácticamente a diario en todos los campos del saber.

Gracias a las imágenes fotográficas, hoy en día sabemos de realidades que muchas veces son desconocidas, han pasado inadvertidas o, lamentablemente, ya no existen en el mundo natural. A medida que se perfeccionan los procedimientos fotoquímicos para captar y fijar imágenes, la fotografía se convierte en una herramienta insustituible de la investigación y la divulgación científica (Galvez, 2017).

En las ciencias biológicas, los que hemos realizado trabajo de campo, recolectado y analizado muestras botánicas, podemos dar fe de la importancia de contar con una cámara fotográfica, ya que ésta nos permite desde documentar el trabajo realizado y registrar en una imagen diversas estructuras vegetales (que posteriormente sirven para generar nueva información), hasta congelar en un momento la belleza escénica que nos presenta la madre naturaleza. No obstante, para aquellas personas con intereses distintos al quehacer científico, una cámara fotográfica puede significar el medio para captar sólo lo que sus ojos les permiten ver, dejando de lado la diversidad de componentes vegetales que encontramos en los bosques. Esto último es comprensible porque muchas de las estructuras vegetales están alejadas de la vista humana o no representan gran interés fotográfico debido al desconocimiento sobre su diversidad e importancia ecológica.

Ante lo mencionado, el objetivo del presente trabajo es denotar la importancia de la fotografía como una herramienta para captar estructuras vegetales que pasan desapercibidas para la vista humana, como son los frutos de especies leñosas dentro de un bosque húmedo tropical. Asimismo, la idea es mostrar cómo las imágenes captadas por una cámara fotográfica nos permiten conocer y medir aspectos morfológicos de los frutos, al tomar como referencia aquellas especies que encontramos en un bosque montano en el sur del Ecuador. Por lo tanto, para empezar este recorrido de información sobre la fotografía y los frutos, primeramente, es menester hacer referencia a lo que son los bosques.

Los bosques, más que lindas plantas

Cuando pensamos en un bosque, o si nos preguntan ¿qué es un bosque?, inmediatamente se nos vienen a la mente muchos árboles de distintas formas y tamaño, de color verde, colocados en una montaña (ver figura 1a), o al menos eso nos hacían pensar en la escuela, aunque ese pequeño concepto no está tan alejado de la realidad. En un sentido más técnico, podemos mencionar que un bosque es todo un ecosistema natural; es decir, un lugar donde predominan árboles y arbustos, que conviven en toda una red de interacciones entre plantas, animales y muchos otros organismos (ver figura 1b). Por lo tanto, un bosque es, en realidad, mucho más de los que nuestros ojos ven.

Figura 1. Vista de lo que vemos de bosque versus lo que existe en realidad. A) Fotografía de un bosque natural. B) Representación de la diversidad de organismos y componentes en un bosque.

A nivel mundial podemos encontrar diferentes tipos de bosque, que se clasifican según su ubicación en nuestro planeta y en función de las condiciones ambientales que predominan en ellos. En forma muy general, podemos encontrar los bosques tropicales y bosques subtropicales, muy familiares para quienes habitamos en Sudamérica y Centroamérica, y los bosques templados y el bosque boreal en el norte del planeta. Si bien los bosques del mundo poseen sus propias características que los diferencian entre sí, comparten un común denominador muy desafortunado y terrorífico: todos están bajo amenaza, pues pierden un área aproximada a 27 campos de futbol por minuto, sobre todo en la zona tropical (wwf, 2019).

Acabar con nuestros bosques no sólo supone atentar contra la vida de los animales y plantas, como muchas de las veces nos hacen pensar, sino también poner en riesgo nuestra propia existencia. Los bosques, como ya se comentó, son una red de interacciones de las cuales dependen miles de organismos que habitan dentro o fuera de él. Además, nos ayudan a regular el clima mundial, son un cúmulo de servicios ambientales y una fascinante farmacia natural.

Pero volviendo a nuestro tema principal, la gala de diversidad de especies que presentan nuestros bosques también está expresada en la variedad morfológica de cada uno de los componentes que constituyen a las plantas. Entre dichos componentes están sus frutos.

Frutos de especies forestales

Si pensamos en los árboles y arbustos que dominan los bosques, es fácil imaginar cómo están compuestos. Basta recordar las enseñanzas de los profesores de ciencias naturales en la escuela: —La raíz, tallo, hojas, flores y frutos son las partes de las plantas —nos decían. Pero, en realidad, ¿qué tan fácil es observar todas esas estructuras en un bosque? En especial cuando los árboles pueden llegar a medir entre 20 y 30 metros de altura y se interconectan entre ellos. Si recorremos un bosque nos daremos cuenta de lo fácil que es para nosotros observar los tallos, hojas e incluso las flores, pero es difícil percatarse claramente de los frutos, debido al frondoso follaje de los árboles; sin embargo, para las aves o mamíferos frugívoros, los frutos en su fase madura sin duda alguna no pasan desapercibidos.

Desde un punto de vista botánico, los frutos son órganos de las plantas que se desarrollan posterior a la fecundación de las flores, donde, luego de varios procesos metabólicos, las paredes del ovario se transforman en el fruto. Estas estructuras cumplen un rol fundamental en los ecosistemas: son alimento para animales, contienen y protegen a las semillas, y en muchos de los casos son el vehículo que facilitan la dispersión de las semillas en el tiempo y el espacio. No obstante, para el ser humano generalmente, los frutos en el bosque permanecen en el anonimato.

La fotografía y su importancia en las ciencias forestales

La fotografía es una herramienta multidisciplinaria que nos ha permitido conocer detalles de estructuras o fenómenos que antes desconocíamos, y que, además, puede transformar en verdaderas obras de arte estructuras atómicas o galaxias (inecol, 2021). Es así como las imágenes captadas por una cámara se convierten en un documento autentificador de primera magnitud, dotado de un alto valor testimonial (Pantoja Chaves et al., 2016), y con funciones tales como respaldar, obtener y apoyar información existente, para presentar resultados en una investigación (De las Heras, 2015; Grilli et al., 2015).

En el campo de las Ciencias Forestales, estoy seguro de que aquel que haya visitado un bosque siempre tendrá un recuerdo de una planta o parte de ella, grabado en una imagen captada por una cámara fotográfica o de celular. Para los que estamos involucrados en el quehacer científico o de divulgación, la fotografía es una herramienta indispensable que nos permite observar el entorno más allá del alcance de nuestros ojos. Asimismo, sobre las imágenes captadas podemos medir diferentes elementos como el crecimiento de hojas, tamaños y formas de semillas, cálculos de áreas, análisis de cobertura vegetal, entre otras estructuras (Rincón et al., 2012; Romero-Saritama y Draper, 2017). Es por ello que las imágenes fotográficas han acompañado a muchos escritos científicos de botánica en general (Grilli et al., 2014), y han contribuido a la divulgación de la ciencia en diferentes documentos técnicos (inecol, 2021).

Por otro lado, la fotografía puede convertirse es un recurso didáctico funcional para la enseñanza de las ciencias botánicas, ya que los estudiantes, mediante fotografías tomadas por ellos mismos o por los docentes, pueden explorar, describir y medir todos los elementos captados en la imagen. Así lo demuestran Cabrera, Armijos y Romero-Saritama (2019), quienes dentro de una asignatura utilizaron imágenes fotográficas de frutos de dos especies de un páramo ecuatoriano para identificar y medir diferentes rasgos morfológicos.

¿Cómo la fotografía puede ayudar a conocer la diversidad de frutos?

Para muestra basta un botón, dice un refrán muy popular. En tal sentido, en esta sección, para ejemplificar a la fotografía como una herramienta para conocer la diversidad de frutos de especies leñosas, tomaremos como ejemplo el trabajo realizado por Valarezo y Romero-Saritama (2021). Éste inició como una tesis de pregrado y posteriormente se convirtió en un libro publicado en físico por la Universidad Técnica Particular de Loja (utpl).

El trabajo mencionado se ofertó dentro de la carrera en Gestión Ambiental de la utpl con el tema Guía fotográfica de frutos y semillas de especies leñosas de un bosque montano al sur del Ecuador. Parte de la materia consistió en tomar fotografías de esas dos estructuras (frutos y semillas) de diferentes especies de árboles y arbustos, distribuidos en un bosque montano o también denominado bosque nublado, que forman parte de la zona tropical, presentan altos grados de humedad y pasan el mayor tiempo escondidos bajo la neblina, de allí su nombre. A los bosques montanos también los podemos encontrar en Venezuela, Colombia, Perú y Bolivia, a 1500 metros sobre el nivel del mar (Bruijnzeel et al., 2011).

El objetivo del trabajo fue identificar la variedad de frutos y semillas presentes en el bosque, que hasta ese momento no se había identificado mediante registros fotográficos. El desarrollo fue como sigue: se programaron salidas de campo en función de la fructificación de las especies. Luego, usando una cámara Nikon D5200 se tomaron diferentes fotografías de los frutos. Una muestra de las imágenes se presenta en la figura 2, donde ya se puede apreciar la diversidad de los frutos en el bosque mediante registros fotográficos. Aquí es importante mencionar que en los bosques montanos existe un reto de investigación, desde el punto de vista de la observación y recolección de muestras botánicas, debido a la altura de las plantas, y a la estructura y composición del bosque. Ante esta situación, la fotografía se convierte en una herramienta para acercarnos visualmente a las estructuras vegetales sin necesidad de colectarlas.

Figura 2. Diversidad de frutos en un bosque montano del sur del Ecuador, captados mediante fotografías. A) Vismia tormentosa. B) Miconia sp. C) Ocotea oblonga. D) Miconia quadripora. E) Cedrela montana. F) Heliocarpus americanus. G) Orepanax microflorous. H) Solanum sp. I) Palicourea calycina. J) Lycianthes sp. K) Spirotheca rosea. L) Clethra fagifolia. M) Tournefortia hirsutissima. N) Palicourea stenosepala. O) Varios tipos frutos del bosque montano. Créditos: Valarezo y Romero-Saritama (2020).

Posteriormente, con las imágenes captadas se generó una base digital (fototeca) y se seleccionaron las mejores fotografías de cada especie, que fueron utilizadas para identificar el color, forma y tipo de fruto, y se usaron para medir el largo, ancho y grosor. La secuencia del proceso realizado se muestra en la figura 3. La herramienta para medir los frutos en las imágenes fue el programa de acceso libre ImageJ, muy utilizado en diferentes estudios morfológicos vegetales.

Figura 3. Representación del proceso metodológico para identificar la diversidad de frutos mediante la fotografía digital.

Con las imágenes de los frutos y mediciones realizadas, se logró evidenciar la diversidad de frutos del bosque en estudio. Este trabajo conllevó a la escritura del libro titulado Frutos y semillas de bosque montano del Sur del Ecuador, donde se refleja por primera vez la diversidad de los frutos del bosque montano, mediante registros fotográficos.

A manera de conclusión

En ecosistemas tropicales, donde puede resultar un reto la recolección directa de frutos para fines de investigación, la fotografía digital nos permite hacer una aproximación rápida de la diversidad de esas estructuras vegetales, sin tener la necesidad de bajarlas de las plantas, una actividad que puede conllevar mucho tiempo. Además, la fotografía nos ayuda a mantener fijos los elementos que caracterizan a los frutos, lo que permite medirlos y evaluarlos en cualquier momento y lugar, sin temor a que se pierdan por daño en su morfología, lo que sí podría ocurrir cuando se trabaja sobre frutos recolectados. Finalmente, la fotografía es una herramienta práctica que se puede utilizar como estrategia para divulgar información científica desconocida de nuestros bosques tropicales.

Referencias

• Bruijnzeel, L., Scatena, F., y Hamilton, L. (2011). Tropical montane coud forests: Science for conservation and management. Cornell University.
• Cabrera, A. P., Armijos, N., y Romero-Saritama, J. M. (2019). Rasgos Morfológicos de frutos y su incidencia en la conservación ex situ de dos especies de páramo en el Sur del Ecuador. Investiga utpl, 393-397.
• De las Heras, B. (2015). Testimoniando con imágenes. La fotografía en el estudio de la historia. Fotocinema. Revista científica de cine y fotografía, 10, 27-55. https://doi.org/10.24310/Fotocinema.2015.v0i10.5978.
• Gálvez Díaz, V. (2017). La fotografía científica. Historia y vínculo con la divulgación. Revista Digital Universitaria, 18(5), 1-17. http://www.revista.unam.mx/vol.18/num5/art36/index.html.
• Grilli, J., Laxague, M., y Barboza, L. (2014). Dibujo, fotografía y Biología. Construir ciencia con y a partir de la imagen. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 12(1), 91-108. https://revistas.uca.es/index.php/eureka/article/view/2904.
• inecol. (2021, 2 de diciembre). La fotografía científica: el arte de la comunicación. https://cutt.ly/ZAYmePZ.
• Pantoja Chaves, A., Soto Vázquez, J., y Galea, E. (2016). La fotografía escolar como fuente para la investigación educativa. La Fototeca Digital Escolar de Extremadura. Educació i Història: Revista d’història de l’educació, 28, 229–254. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5644535.
• Rincón Guerrero, N., Olarte Quintero, M. A., y Pérez Naranjo, J. C. (2012). Determinación del área foliar en fotografías tomadas con una cámara web, un teléfono celular o una cámara semiprofesional. Revista Facultad Nacional de Agronomía-Medellín, 65(1), 6399-64050. https://doi.org/10.15446/rfnam.
• Romero-Saritama, J .M., y Draper, D. (2017). Almacenamiento y morfología de semillas; especies distribuidas en el Sur del Ecuador. Ediloja Cía. Ltda. Universidad Técnica Particular de Loja.
• Valarezo, T., y Romero-Saritama, J. M. (2020). Frutos y semillas de bosque montano Sur del Ecuador. Ediloja Cía. Ltda. Universidad Técnica Particular de Loja.
• World Wildlife Fund (wwf). (2019, 1 de diciembre). Cuatro tipos de bosques: conoce las diferencias. https://cutt.ly/FAYmLMC.

Recepción: 14/12/2021. Aprobación: 23/02/2022.

Resumen

Los parásitos son parte importante de la biodiversidad. El término parásito refiere a múltiples organismos con diferentes orígenes filogenéticos. En este escrito se aborda el concepto de parásito desde un punto de vista biológico, y se comentan aquellas especies conocidas como hiperparásitos por ser parásitas de parásitos, haciendo énfasis en los ejemplos de plantas hiperparásitas en México, que forman un grupo muy interesante de parásitos poco conocidos que actualmente son abordados como parte de las líneas de investigación vigentes de los autores.
Palabras clave: biodiversidad, epiparasitismo, hiperparasitismo, parásitos.

And so on, ad infinitum… Parasites of parasites

Abstract

Parasites constitute an important part of biodiversity. The parasite term refers to a wide group of organisms with different phylogenetic origins. This contribution defines the concept of parasite from a biological perspective, emphasizing in those living as parasites of parasites, which are called hyperparasites. Additionally, we expose some examples of hyperparasitic plants inhabiting Mexico, which constitutes an interesting but few known sorts of parasites, currently studied by the authors.
Keywords: biodiversity, epiparasites, hyperparasitism, parasites.

En las dos primeras partes de la obra Los viajes de Gulliver, escrita hace más de tres siglos, el autor irlandés Jonathan Swift sitúa al cirujano y capitán Lemuel Gulliver en las enigmáticas tierras de Liliput y Brobdingnag, la primera habitada por seres humanos con un tamaño unas doce veces menor al del protagonista, mientras que la segunda está ocupada por personas gigantescas, esta vez unas doce veces mayor al inquieto capitán. Esta aparente pasión por las proporciones y las dimensiones llevó a Swift a escribir, en forma de versos incluidos en su poema satírico “Sobre la poesía: una rapsodia” (1733), uno de sus proverbios más conocidos: “Los naturalistas han observado que una pulga lleva sobre su cuerpo otras pulgas más pequeñas, que a su vez alimentan a otras pulgas más diminutas, y así, ad infinitum”.

Unos años después, el matemático Augustus De Morgan incluyó líneas similares en su poema “Siphonaptera”1 (1872), con la idea de que la materia pudiera estar sucesivamente formada de partículas de dimensiones menores y, en sentido inverso, que cierta unidad de materia forme parte de unidades de mayores proporciones, y así “hasta el infinito”.

Algún tiempo después, el parasitólogo español Carlos Rodríguez López-Neyra (1885-1958) reinterpretó con ingenio estos versos desde una perspectiva biológica, suponiendo que la pulga más pequeña resultaría igual de molesta para la de mayor tamaño que ésta para el perro que la aloja. De esta forma, reconoció un modelo de asociación interespecífica denominada hiperparasitismo, que se produce cuando el hospedador de un parásito es otro parásito (Gállego, 2003; Lucius et al., 2017). Claro está que dicha interpretación no es tan simple, pues bien pudiera suceder que en realidad las pulgas más pequeñas fueran crías trasportadas por sus progenitores, lo que las descartaría como parásitas. En una relación de parasitismo resulta fundamental precisar que los participantes deben de pertenecer a especies diferentes.

Así, la única posibilidad de que los versos concernientes a pulgas pequeñas sobre otras de mayor tamaño pudieran referirse a una relación de hiperparasitismo sería si cada una correspondiera a una especie distinta y, además, que las sucesivas pulgas pequeñas actuaran efectivamente como parásitos, ya que el simple hecho de vivir sobre o dentro de otro organismo de tamaño mayor no convierte de inmediato al más pequeño en un parásito. Por tanto, para entender una relación como el hiperparasitismo es necesario primero asegurarnos de comprender el concepto biológico de parásito.

La conocida enciclopedia libre Wikipedia (s. f.) dice que se considera como parásito a un organismo que depende de otro denominado huésped, del que obtiene algún beneficio, y de paso, provoca un daño o perjuicio al hospedador. La definición parece funcionar, sin embargo, su simpleza puede llevar a confusiones, pues en este caso cualquier relación depredador-presa se ajustaría a tal descripción, lo que desde el punto de vista ecológico es incorrecto porque la depredación y el parasitismo son relaciones interespecíficas diferentes. Así, la definición básica de parásito se ha complementado con alguno o una combinación de atributos como la asociación espacial entre el parásito y el huésped, el tipo de perjuicio que el primero infringe al segundo, el tipo de dependencia, el tamaño relativo entre los componentes de la relación, el número de individuos participantes, etcétera.

Entonces, los parásitos son definidos como aquellos organismos que viven en o sobre otro organismo, recibiendo sostén de éste y causándole daño (Lucius et al., 2017); o como organismos que dependen para su vida del huésped, al cual generalmente no destruyen, pero al que provocan un daño (Pérez-Íñigo, 1976). Asimismo, otros autores los consideran como organismos vegetales o animales que viven a costa de otro de distinta especie, alimentándose de él y deteriorándole sin llegar a matarlo (Guzmán-Cornejo et al., 2012); como simbiontes2 que causan daño a su huésped o en algún sentido viven a expensas de éste (Roberts y Janovy, 2005); o como organismos que obtienen sus nutrientes de uno o unos pocos individuos huéspedes provocándoles habitualmente un daño, pero sin causarles una muerte inmediata (Begon et al., 1995).

A pesar de las distintas definiciones, cada una de ellas es más o menos adecuada dependiendo del punto de vista del observador. Así, la acepción de parásito que es útil a un médico o sus pacientes puede no ser compartida por un ecólogo, que es capaz de percibir los difusos límites entre el parasitismo y otras relaciones interespecíficas como el comensalismo, cuando sólo una especie se beneficia sin perjudicar a la otra, o el mutualismo, donde ambos participantes resultan beneficiados (Herrera-Mares y Guzmán-Cornejo, 2020), Incluso, recientemente se ha documentado que la relación ecológica entre dos participantes puede cambiar (por ejemplo, de parasitismo a comensalismo, o viceversa) en función de las condiciones ambientales.

Lo anterior resalta un problema difícil de resolver, que es la dificultad en definir y/o medir el daño que provoca el parásito. Si bien algunas especies causan un perjuicio evidente al individuo hospedador, con otras la parasitosis es apenas perceptible, incluso con estudios clínicos. Por ejemplo, las famosas “lombrices intestinales”, que en realidad son gusanos nematodos de la especie Ascaris lumbricoides, provocan en los seres humanos diversos trastornos intestinales que se manifiestan con fuertes vómitos y enteritis (inflamación del intestino delgado), lo que puede incluso causar bloqueo del tracto digestivo seguido de peritonitis.3 En cambio, la especie conocida comúnmente como “solitaria” (Taenia solium) es también parásita del tracto digestivo del ser humano, pero apenas provoca escasos síntomas genéricos cuando el adulto se aloja en los intestinos (Mehlhorn, 2016). Por tal razón, la presencia de algunos tipos de parásitos suele pasar desapercibida hasta que el hospedador es sometido a exámenes específicos. Este tipo de pruebas clínicas informa de inmediato a los médicos y veterinarios, no obstante, tales exámenes rara vez se aplican en el estudio de la vida silvestre.

En cambio, como biólogos, el concepto de parásito debería aplicarse de acuerdo con el paradigma central de la disciplina, es decir, en función de la evolución por selección natural. Así, un parásito será aquella especie que potencial o efectivamente, reduce la adecuación4 del hospedador. Al definir parásito de esta manera, es posible evitar confusiones, al descartar casos de asociación que en realidad no implican un efecto negativo, o que incluso representan un beneficio.

Un ejemplo sería el de los peces lophiiformes (ver figura 1), que habitan grandes profundidades, de aspecto terrible, con grandes bocas y dientes afilados, en donde las hembras son unas diez veces más grandes que los machos, quienes además viven adheridos a éstas y se nutren a sus expensas, por lo que la literatura científica comúnmente los considera sus parásitos (Pietsch, 2009; Vieira et al., 2013; Hernández-Urcera y Guerra, 2014), en lo que se denomina parasitismo sexual (Pietsch, 2009; Vieira et al., 2013). Sin embargo, considerarlo parasitismo por la simple dependencia y la probable molestia que el macho causa la hembra es por demás erróneo, pues tal asociación confiere a la hembra una ventaja selectiva al garantizar su reproducción y la transmisión de sus genes a la siguiente generación.

Figura 1. Pez lophiiforme Centrophryne spinulosa. A) Hembra (369 mm de longitud estándar) con un macho asociado (38.0 mm de longitud estándard), vista lateral izquierda. B) Macho “parásito”, vista lateral izquierda. C) Detalle del acoplamiento, vista lateral derecha. Dibujos por Helena Encarnação. Reimpresa con permiso de Vieira et al. (2013).

Es importante resaltar que la adopción de un estilo de vida parasitario ha resultado tan conveniente en términos evolutivos, que se encuentra en diversos taxones y en distintos períodos de la historia filogenética de los seres vivos (Weinstein y Kuris, 2016). Aunque el estudio de la biodiversidad de taxones parásitos ha sido enormemente subestimado (Windsor, 1995), la suma de las especies con este estilo de vida constituye una gran proporción de la diversidad biológica, considerándose incluso la posibilidad de que al menos la mitad de las especies conocidas sean parásitas (Windsor, 1998).

Entre dichas especies parásitas, existe un conjunto que es capaz de actuar como hiperparásito, es decir, que provoca una disminución de la adecuación de su hospedador, que por su parte también es un parásito; entonces, se trata de parásitos de los parásitos. En ellas, son relativamente comentados los hongos que viven a expensas de otro organismo parásito. Sin embargo, existen otros casos como los de ciliado-ciliado5 (como el género Phtorophrya, que es hiperparásito del ciliado Gymnodinioides, el cual aprovecha los fluidos secretados durante la muda de la cutícula de su huésped crustáceo (Lynn, 2008)); ciliado-animal (p. ej. los ciliados de la familia Isochonidae son parásitos de crustáceos copépodos del genero Balaenophilus, que a su vez son parásitos de ballenas (Lynn, 2008); o ciliados del género Trichodina como hiperparásitos de monogeneos, que son un grupo de pequeños gusanos planos que son ectoparásitos de las branquias de los peces (Colorni y Diamant, 2005); o ciliados peritricos asociados al copépodo parásito de peces dulceacuícolas Lernaea cyprinacea (Van As, 2019); o animal-animal (p. ej. crustáceos isópodos similares a las cochinillas, que pertenecen a la familia Cabiropidae que son hiperparásitos de otros isópodos de la familia Bopyridae (Smit et al., 2019); o isópodos parásitos de otros grupos de crustáceos como percebes o decápodos (Van As, 2019); o larvas de cestodos dentro del cuerpo de otros gusanos llamados trematodos (Ostrowski de Núñez, 1966).

Cuando pensamos en especies parásitas, por lo general recurrimos a ejemplos en los que el protagonista es un animal, un protozoo (ver figura 2) o un hongo (estos últimos merecedores de un trabajo aparte, dada su gran diversidad), pues es fácil suponer que algunas especies de estos grupos han moldeado su estilo de vida para aprovechar los recursos que las especies hospedadoras ofrecen.

Figura 2. Fotomicrografía electrónica de barrido de ciliados peritricos (subclase Peritrichia) asociados a huevos de temnocéfalos, que son gusanos aplanados que viven sobre la superficie de crustáceos como los cangrejos. Imagen cedida por el Dr. Andrés Martínez Aquino, Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Baja California, Unidad Ensenada.

En otro tipo de seres vivos como las plantas, que son capaces de producir su propio alimento por medio de la fotosíntesis, no existe una necesidad aparente de adoptar un estilo de vida parasitario, por lo que comúnmente son pasadas por alto en la mayor parte de los textos de parasitología. Sin embargo, existe un no tan reducido número de especies de plantas que son efectivamente parásitas y que no son bien conocidas (ver figura 3). Al igual que sucede con otros grupos, el parasitismo en las plantas se ha detectado en diferentes linajes evolutivos, y en algunas familias particulares de plantas con flores es en donde encontramos la mayor diversidad (Nickrent, 2002).

Figura 3. Ejemplar de Psittacanthus calcyculatus, planta parásita, en una leguminosa (Bahuinia sp.) en Villa de Etla, Oaxaca.
Crédito: Raúl Contreras y Rogelio Aguilar.

Las plantas parásitas son un grupo poco abordado en los diferentes estudios florísticos en México, y esto posiblemente se debe al poco interés que se tiene sobre su biología, o por lo difícil de su colecta, preparación, identificación y mantenimiento en colecciones biológicas (Cruz-Pérez, 2019). Aún así, a nivel nacional existe el registro de cerca de 400 especies de plantas parásitas distribuidas en 40 géneros (Cházaro, 2006).

El hecho de que exista parasitismo en las plantas resulta de gran interés, pues la adopción de este estilo de vida rompe el paradigma de la autotrofía,6 lo que da lugar a la posibilidad de que las plantas persistan sin la necesidad de invertir recursos en la generación de su propio alimento, y que dependan de una heterotrofía estricta, o al menos de una alternancia entre ambos tipos de alimentación (Nickrent, 2002; Cruz-Pérez, 2019). Con el objetivo de cuantificar la diversidad de este interesante y poco conocido grupo de plantas, en la Universidad Autónoma “Benito Juárez” de Oaxaca hemos iniciado recientemente una línea de estudio dedicada a esta flora. Determinamos que en el estado de Oaxaca habitan poco más de 100 especies de plantas parásitas y, de éstas, al menos dos son hiperparásitas (o epiparásitas, como se les llama también en botánica), al poder crecer y aprovechar los recursos que obtienen de otra planta parásita. Ambas especies epiparásitas o hiperparásitas pertenecen al género Phoradendron de la familia Santalaceae, y son conocidas comúnmente como “injertos” o “muérdagos” (Rzedowski y Calderón, 2011). Una de ellas, Phoradendron iltisiorum, considerada nativa de los estados de Oaxaca y Guerrero (Galván-González et al., 2021), se ha encontrado parasitando a plantas de la familia Loranthaceae, que a la vez son parásitas de encinos; en tanto Phoradendron falcatum (ver figura 4) presenta el interesante caso de parasitar a otras especies del mismo género Phoradendron.

Figura 4. Ejemplar de Phoradendron falcatum (Departamento de Botánica, Instituto de Biología [IBUNAM], 2019).

Como ya se ha referido, las especies parásitas (incluidas las hiperparásitas) constituyen una gran proporción de la biodiversidad. Si bien el parasitismo posee mala fama desde varios puntos de vista, como el médico o el veterinario, desde la perspectiva de la biología y la ecología, las especies parásitas tienen gran relevancia como componentes de la diversidad biológica y como factores que contribuyen a regular las poblaciones de los hospederos, por lo que su presencia es importante para mantener la estructura y función de los ecosistemas. Por lo anterior, conocer su diversidad y las relaciones que guardan con su ambiente y con otros organismos es necesario para la elaboración de estrategias integrales de conservación y/o restauración de los sistemas biológicos.

Entonces, saber más sobre la gran diversidad de especies parásitas y sus intrincadas relaciones ayudará a adoptar nuevas perspectivas. Así, seremos como el capitán Gulliver al final de sus viajes, quien después de haber analizado y comprendido los distintos tipos de sociedades que conoció, aprendió a valorar cada uno de ellos.

Referencias

• Begon, M., Harper, J. L., y Townsend, C. R. (1995). Ecología: individuos, poblaciones y comunidades. Omega.
• Cházaro, M. J. (2006). Las plantas parásitas de México: florística y fitogeografía [Tesis de doctorado, Universidad de Guadalajara]. Repositorio Dspace. http://repositorio.cucba.udg.mx:8080/xmlui/handle/123456789/4823.
• Colorni, A., y Diamant, A. (2005). Hyperparasitism of trichodinid ciliates on monogenean gill flukes of two marine fish. Diseases of Aquatic Organisms 65(2), 177-180. https://doi.org/10.3354/dao065177.
• Cruz-Pérez, D. H. (2019). Las plantas parásitas vasculares de Oaxaca: riqueza y distribución [Tesis de licenciatura, Universidad Autónoma “Benito Juárez” de Oaxaca].
• Departamento de Botánica, Instituto de Biología (ibunam). (2019, 24 de noviembre). Phoradendron falcatum Eichler, ejemplar de: Herbario Nacional de México (mexu), Plantas Vasculares. Portal de Datos Abiertos unam. http://datosabiertos.unam.mx/IBUNAM:MEXU:920157.
• Gállego, J. (2003). Manual de Parasitología: morfología y biología de los parásitos de interés sanitario. Publicacions i Edicions, Universitat de Barcelona. http://www.publicacions.ub.es/refs/indices/06738.pdf.
• Galván-González, L. G., Espejo-Serna, A., y Cerros-Tlatilpa, R. (2021). Phoradendron iltisiorum (Santalaceae), nuevo registro para el estado de Guerrero, México. Journal of the Botanical Research Institute of Texas, 15(2), 579-581. https://doi.org/10.17348/jbrit.v15.i2.1164.
• Guzmán-Cornejo, C., García-Prieto, L., Rivas, G., Mendoza-Garfias, B., Osorio-Sarabia, D., y Montiel-Parra, G. (2012). Manual de prácticas de metazoarios parásitos de vertebrados. Las Prensas de Ciencias.
• Hernández-Urcera, J. y Guerra, A. (2014). La vida en las grandes profundidades. Dendra Médica, Revista de Humanidades, 13(1), 34-48. https://cutt.ly/4Aa4i5z.
• Herrera-Mares, A., y Guzmán-Cornejo, C. (2020, marzo-abril). Hasta que la extinción nos separe: parásitos para toda la vida. Biodiversitas, 149, 12-16. https://bioteca.biodiversidad.gob.mx/janium/Documentos/15190.pdf.
• Lucius, R., Loos-Frank, B., Lane, R. P., Poulin, R., Roberts, C. W., y Grencis, R. K. (2017). The biology of parasites. Wiley-VCH.
• Lynn, D. H. (2008). The ciliated protozoa: Characterization, classification, and guide to the literature. Springer.
• Mehlhorn, H. (2016). Human parasites: Diagnosis, treatment, prevention. Springer.
• Nickrent, D. L. (2002). Orígenes filogenéticos de las plantas parásitas. En J. A. López-Sáez, P. Catalán, y L. Sáez (Eds.), Plantas parásitas de la Península Ibérica e Islas Baleares (pp. 29-56). Mundi-Prensa Libros.
• Ostrowski de Núñez, M. (1966). Sobre un caso de hiperparasitismo: una larva de cestodes en el paránquima de Drepanocephalus spathans Dietz (Trematoda, Echinostomidae), parásito del biguá. Neotropica (La Plata) 12(39), 81-85.
• Pérez-Íñigo, C. (1976). Parasitología. Editorial Blume.
• Pietsch, T. W. (2009). Oceanic Anglerfishes: Extraordinary diversity in the deep sea. University of California Press.
• Roberts, L. S., y Janovy, J. (2005). Foundations of Parasitology. McGraw-Hill.
• Rzedowski, J., y Calderón G. (2011). Viscaceae. En J. Rzedowski, y G. Calderón (Eds.). Flora del Bajío, Fascículo 170 (pp. 1-57) Instituto Nacional de Ecología.
• Smit, N. J., Bruce, N. L., y Hadfield, K. A. (2019). Introduction to parasitic Crustacea: State of knowledge and future trends. En N. J. Smit, N. L. Bruce, y K. A. Hadfield (Eds.). Parasitic Crustacea: State of knowledge and future trends (pp. 1-6). Springer.
• van As, L. L. (2019). Hypersymbionts and hyperparasites of parasitic Crustacea. En N. J. Smit, N. L. Bruce, y K. A. Hadfield (Eds.). Parasitic Crustacea: State of knowledge and future trends (pp. 343-395). Springer.
• Vieira, S., Biscoito, M., Encarnação, H., Delgado, J., y Pietsch, T. W. (2013). Sexual parasitism in the deep-sea ceratioid Anglerfish Centrophryne spinulosa Regan and Trewavas (Lophiiformes: Centrophrynidae). Copeia 2013(4), 666-669. https://doi.org/10.1643/CI-13-035.
• Weinstein, S., y Kuris, A. M. (2016). Independent origins of parasitism in Animalia. Biology Letters, 12(7), 20160324. https://doi.org/10.1098/rsbl.2016.0324.
• Windsor, D. A. (1995). Equal rights for parasites. Conservation Biology, 9(1), 1-2. https://cutt.ly/xAa6WHV.
• Windsor, D. A. (1998). Most of species on Earth are parasites. International Journal for Parasitology, 28(12), 1939-1941. https://doi.org/cx8vmt.

Agradecimientos

Los autores desean agradecer a las divulgadoras de la ciencia Patricia Magaña Rueda, Clementina Equihua y Paloma Zubieta por la revisión y los comentarios al primer borrador del manuscrito.

Recepción: 12/9/2018. Aprobación: 4/10/2018.

Resumen

La conservación biológica es compleja. Aunque existen avances sustanciales en cuanto al establecimiento de áreas naturales protegidas, falta mucho por hacer en cuanto a zonas áridas y semiáridas en México. La selección de dichas áreas frecuentemente se basa en atributos paisajísticos, cercanía a poblaciones importantes y especies animales carismáticas o icónicas. En el Desierto Chihuahuense no sólo se tiene una densidad de protección menor a la del lado estadounidense, sino que únicamente dos reservas consideran significativamente a las plantas y en específico a las cactáceas: Mapimí y Real de Guadalcázar, y quizá la nueva reserva de Huiricuta. El problema de la representatividad de especies desérticas se incrementa debido al fenómeno de microendemismos y a las distribuciones disyuntas, tan frecuentes en los cactus. La integración de microrreservas es una buena opción para complementar el actual panorama de conservación, que requiere más que decretos y visitas ocasionales.
Palabras clave: conservación in situ, áreas naturales protegidas, microrreservas, riqueza, microendemismos.

Micro-reserves: an alternative for the arid and semiarid zones of Mexico

Abstract

Biological conservation is complex. Although there are substantial advances regarding the establishment of protected natural areas, much remains to be done in terms of arid and semi-arid zones in Mexico. The selection of such areas is often based on landscape attributes, proximity to important populations, and charismatic or iconic animal species. In the Chihuahuan Desert, not only is there a lower density of protection than on the United States, but only two reserves in Mexico consider plants significantly, specifically cacti: Mapimí and Real de Guadalcázar, and perhaps the new reserve of Huiricuta. The problem of representativeness of desert species increases due to the phenomenon of micro-endemisms and disjunct distributions, so frequent in cacti. The integration of micro-reserves is a good option to complement the current conservation landscape, which requires more than decrees and occasional visits.
Keywords: in situ conservation, protected natural areas, micro-reserves, richness, micro-endemisms.

¿Cómo se pueden conservar o preservar los ecosistemas?

Existen dos enfoques básicos para la conservación natural: la conservación in situ 1, en las zonas naturales o Áreas Naturales Protegidas (anp), y la conservación ex situ 2, en los bancos de germoplasma, jardines botánicos y zoológicos. La conservación en anp es considerada la forma más eficiente de conservación in situ de la biodiversidad, con más de 12% de la superficie de la tierra protegida (Brailovsky, 2018). Dichas áreas habitualmente extensas comprenden: las reservas de la biósfera, los parques nacionales, las Áreas de Protección de Flora y Fauna (apff), los parques estatales y los monumentos naturales. Todas ellas, quizá con la excepción de algunos parques y monumentos, suelen cubrir áreas muy grandes que, a pesar de todo, no comprenden a la mayor parte de las especies endémicas. Esto sucede con mayor frecuencia en las amplias regiones áridas y semiáridas del centro y el norte de México, donde, de hecho, existe una fuerte carencia de anp en contraste con la protección de otros tipos de vegetación en climas más húmedos de México. La necesidad de establecer microrreservas surge, pues, del problema de conservar las plantas y animales con distribuciones disyuntas3, poblaciones pequeñas o presencia en sitios muy específicos que no quedan englobados en las grandes áreas.

¿Qué se entiende por microrreserva?

Se trata de reservas de pequeñas dimensiones, concepto que puede divergir dependiendo del área geográfica implicada. Frecuentemente se considera microrreserva como un anp menor a 10 km². Un área de 100 km² ya es considerada de carácter intermedia, pero se pueden valorar algunas posibilidades entre ambas áreas. Las microrreservas bien manejadas y efectivamente protegidas son óptimas tanto en utilización de recursos económicos y naturales, como en baja fragmentación y mejor protección de especies con distribuciones disyuntas. Esto las hace altamente interesantes para proteger especies endémicas y microendémicas, pero, a su vez, presentan bajas riquezas y representatividad limitada de otros elementos bióticos (ver tabla 1, donde las principales ventajas y desventajas de las microrreservas se contrastan con reservas tradicionales de mayor dimensión). Es prometedor que las microrreservas puedan incentivarse a través de esquemas multifacéticos que integren inversión privada y pública; además de que, por su extensión, resultan fáciles de cuidar si cuentan con un buen programa y personal.

Tabla 1. Ventajas y desventajas de las microrreservas.
* Se muestran en letras rojas las desventajas y en azul las ventajas, al contrastarlas con reservas de tamaño intermedio y reservas de gran tamaño. Elaboración propia.

Flora mexicana, endemismos y microendemismos

Si caminaran a través de México, encontrarían una gran diversidad de flora y fauna, y notarían la gran diversidad florística del país, que Rzedowski (1993) y otros botánicos han estimado en 220 familias, 2,410 géneros y 22,000 especies, pero del cual se tienen nuevos estimados algo superiores. México es un lugar de endemismos: esto significa que casi 60% de las especies de plantas que habitan en el país sólo existen aquí y no se encontrarán en ningún otro lugar del mundo de manera natural. ¿Pero, qué es un endemismo? Podemos entenderlo sólo en relación con el área de ocupancia4 o distribución con la que es comparada una especie.

Así, por ejemplo, el peyote (Lophophora williamsii) es casi endémico del Desierto Chihuahuense, pero no estrictamente, pues algunas poblaciones ocurren en la planicie costera de Texas y de Tamaulipas, fuera de este desierto. No obstante, si es completamente de Norteamérica. Si nos enfocamos en su especie hermana, el L. diffusa, tenemos que es verdaderamente endémica al Desierto Chihuahuense y también endémica —se puede decir microendémica— al estado de Querétaro, pues sólo ocurre en esos lugares se trata de un área relativamente pequeña. Sin embargo, preferimos emplear el término microendémico para designar áreas aún más pequeñas, como podría ser la distribución disyunta de Echinocactus grusonii (Biznaga Dorada) en el cañón del río Tula y río Moctezuma (presa “Fernando Hiriart” de Zimapán) y una población encontrada hace pocos años en el sudoeste de Zacatecas (ver figura 1).

Figura 1. El caso de Echinocactus grusonii.

Las regiones áridas y semiáridas abarcan cerca de dos terceras partes de la república y comprenden enormes extensiones con escasas anp, que están separadas unas de otras por grandes distancias. Son ricas en especies de agaves, cactáceas, nolinas y fouquerias (ocotillos o cirios) y los casos de microendemismos son relativamente comunes. Existen numerosos ejemplos de plantas microendémicas, particularmente en lo que respecta a las cactáceas. Los cactus son plantas suculentas, con formas sui géneris y extrañas, que caracterizan el paisaje de las regiones áridas y semiáridas de América (Bravo-Hollis, 1997). Los agaves o magueyes, junto con las yucas o izotes y los amoles pertenecen a la familia Agavaceae, mientras que los sotoles y palmillas se agrupan en la familia Nolinaceae. Éstas y otras familias están presentes en los extensos desiertos Chihuahuense y Sonorense, la región de Tehuacán-Cuicatlán, y en zonas semiáridas de la república mexicana. En ellas se encuentran ciertos microendemismos, que se caracterizan por la extrema restricción geográfica, pues ocupan áreas reducidas (10 km²) y no se presentan en ningún otro lugar, por lo que deben ser considerados prioritarios dentro de los esquemas de conservación de la biodiversidad.

Como ejemplo, en lo que respecta al Desierto Chihuahuense5 (ver figura 2), gran parte de su flora es considerada endémica (Hernández y Gómez-Hinostrosa, 2011). En el caso particular de las cactáceas, se cuentan 329 especies y 39 géneros, de los cuales 70% de las especies y 43% de los géneros son endémicos, y de ellos una tercera parte son considerados microendémicos (Hernández et al., 2010; Hernández y Gómez-Hinostrosa, 2011). Muchas especies microendémicas han sido poco estudiadas y se conoce relativamente poco sobre la rareza y la especialización de hábitat. Hacen falta más estudios que integren estos conceptos en el diseño de reservas (Brailovsky Signoret y Hernández, 2021).

Figura 2. Presa Zimapán. Crédito: D. Brailovsky Signoret.

Las áreas de endemismo constituyen la unidad básica de clasificación en la biogeografía (Espinosa-Organista et al., 2002; Posadas y Miranda-Esquivel, 1999). Un área de endemismo se define a partir de la superposición de las áreas de distribución de dos o más taxa distintos (Morrone, 2001). Varias áreas de endemismo se traslapan, pero en la mayoría de las especies microendémicas esto no sucede, y no por ello se les resta relevancia en los esfuerzos de conservación. Por mencionar un ejemplo interesante, en el caso del Desierto Chihuahuense, 829 localidades se encuentran en anp y éstas están contenidas en un 7% de la superficie de este desierto. Esto significa que 93% del desierto no está protegido de ninguna forma; no está considerado en el marco de protección de la conanp, a pesar de que está repleto de especies endémicas y microendémicas.

No obstante, diversas especies de las familias ya citadas sí están presentes en algunas anp, entre las cuales cabe destacar la Reserva de la Biosfera de Mapimí6 (ver figura 3), el Refugio de Vida Silvestre de Cuatro Ciénegas, parte de la Reserva de la Biosfera Sierra Gorda y la Reserva de la Biosfera Barranca de Metztitlán (conanp, 2022), así como la reserva estatal de Guadalcázar, las apff del Cañón de Santa Elena y Maderas del Carmen (Hernández y Gómez-Hinostrosa, 2011). Por su parte, en los Estados Unidos de América existen los monumentos naturales de Chiricahua y White Sands, los parques nacionales de Guadalupe Mountains y Big Bend, así como el parque estatal de Big Bend Ranch, el campo experimental de La Jornada y el área de manejo de vida silvestre de Black Gap (Hernández, 2006). Recientemente se estableció una reserva en Huiricuta, en Real de Catorce, pero ésta se enfoca sobre todo al carácter cultural de la zona.

Figura 3. Bordo y cerro San Ignacio, Bolsón de Mapimí, Durango. Los bordos pueden ser tanto caminos elevados de terracería como los más típicos embalses de agua estacional, los encontramos en gran cantidad en los desiertos mexicanos, pues son la base para mantener hatos de ganado en sitios secos. Cuando ocurren fuertes sequías es posible que se pierda el ganado en regiones amplias, como sucedió en el Bolsón de Mapimí hace un par de décadas.
Crédito: D. Brailovsky Signoret.

Microrreservas de flora

Las microrreservas de flora (mrf) son pequeñas extensiones de tierra de hasta entre 20 hectáreas y menos de 10 km² (para el caso de México podrían ser algo mayores), que presentan valores pico de riqueza, endemismo o rareza, y que son asignadas al monitoreo y conservación a largo plazo de las especies, el sustrato y los tipos de vegetación (Fos Martín y Laguna, 2021). Fueron implementadas en un principio como una red en la provincia de Valencia, en España, para complementar a las anp tradicionales que no alcanzan a incluir a las especies microendémicas (Laguna et al., 2004 y 2021). En España fueron creadas por medio de decretos oficiales, que les confieren un estatus permanente y proveen protección para las plantas y los sustratos a la vez que permiten el desarrollo de actividades tradicionales compatibles con la conservación.

Las mrf se han ubicado especialmente en terrenos públicos, aunque también pueden establecerse en propiedades privadas mediante acuerdos o contratos permanentes e irrevocables con los propietarios, en los que se busca proporcionar incentivos para la conservación (Laguna et al., 2004; Laguna, 2008; Kadis et al., 2013). Las mrf no se tratan como las anp convencionales, sino como parcelas en las cuales la protección del sustrato es un medio para lograr la conservación de las plantas. No requieren de la aprobación de laboriosos planes de manejo, aunque dentro de ellas se desarrollan programas activos de manejo y monitoreo, que incluyen la colecta y almacenamiento de semillas, refuerzos y reintroducciones de las poblaciones, exclusión de los herbívoros, manejo de la vegetación y monitoreo de las poblaciones. Además, sirven para probar y desarrollar métodos de conservación activos que llevan a la implementación de acciones in situ o ex situ (Laguna et al., 2004; Kadis et al. 2013; Fos y Laguna, 2021).

Las mrf se han probado con éxito en varios países, especialmente en Rusia, islas del Mediterráneo y los países del centro y este de Europa. Se propone enfatizar la atención de los investigadores y autoridades mexicanas para que este prometedor acercamiento pueda ser contemplado y aplicado a la realidad mexicana, pues prácticamente no se ha empleado hasta la fecha.

El primer paso para designar una mrf es la revisión de las distribuciones de especies microendémicas y la búsqueda de áreas críticas. Se pueden utilizar métodos como el pae7 (Posadas y Miranda-Esquivel, 1999), mismo que permite determinar endemismos en función de la parsimonia8 entre las áreas que cubren los taxones9. Existen numerosas herramientas de información geográfica que pueden resultar útiles, algunas de las cuales abarcan mapeos de los tipos de vegetación, el uso de la tierra, la propiedad y las áreas naturales (Laguna et al., 2004).

La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza o International Union for the Conservation of Nature (iucn, 2022) está realizando un gran esfuerzo para valorar el estado de conservación de las especies de flora y fauna en riesgo, a través de la lista roja de especies amenazadas, por lo que también puede aportar importantes datos sobre las especies microendémicas. De igual manera, se puede revisar que las áreas delimitadas tengan más en común en cuanto a los tipos de hábitat y características ecológicas de lo que tienen con áreas contiguas, como lo sugiere la Alianza para Cero Extinciones (Alliance for Zero Extinction, 2010). En caso de que exista traslape en las áreas de ocupancia de las especies microendémicas se puede emplear el método de complementariedad para la asignación de prioridades de conservación.

Una vez analizada la información es necesario delimitar la mrf en conjunto con información poblacional y económica, la participación de las autoridades locales, municipales, estatales y federales, así como la intervención de individuos y empresas relevantes. Si se pone énfasis en la participación de las comunidades y poblaciones adyacentes al fomentar acciones para promover el cuidado de la vida (ver Brailovsky, 2021), se optimizarán las posibilidades de éxito. En una mrf se pueden establecer elementos museográficos y la posibilidad de recibir visitas tanto del sector turístico de manera controlada, como de investigadores y especialistas.

Conclusiones

Las mrf pueden contribuir de manera importante a la conservación de la flora e incluso de la fauna relacionada a diversas zonas áridas y semiáridas del país, especialmente en las extensas regiones del norte de México, como sucede en los casos del Desierto Chihuahuense y el sonorense. Las anp de grandes extensiones con frecuencia no logran cubrir la distribución disyunta y/o reducida de algunas especies endémicas. Por ello, el manejo a través de programas locales, propiedades privadas y actividades municipales puede facilitar la protección de tan relevante forma de diversidad biológica. Las mrf han sido probadas con éxito en diversos países europeos y son prometedoras para la realidad mexicana. El conocimiento en torno a las reservas y zonas prioritarias no solamente se debe integrar y compartir, sino que los programas deben involucrar a la gente de las regiones en el manejo de sus recursos. Las prohibiciones han mostrado reiteradamente su escaso valor para la conservación y se necesita más conocimiento biogeográfico para mejorar y ampliar la visión para la conservación natural.

Referencias

• Alliance for Zero Extinction. (2010). https://zeroextinction.org/
• Brailovsky, D. (2018). La conservación de la naturaleza. Ciencias, 69(4), 78-86. https://bit.ly/3tPu0m0
• Brailovsky D. (2021). Cómo podemos ayudar a conservar la vida. Oikos=, i. https://cutt.ly/HAPFOph
• Brailovsky Signoret, D., y Hernández, H. (2021). Cacti in the Mazapil region, Chihuahuan Desert, Mexico: diversity, geographical patterns and conservation. Haseltonia, 28(1), 25-38. https://doi.org/10.2985/026.028.0103
• Bravo-Hollis, H. (1997). Introducción. Suculentas mexicanas, Cactáceas.
• Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (conanp). (2022). Información y cartografía digital.
• Espinosa-Organista, D., Morrone, J. J., Llorente Bousquets, J., y Flores Villela, O. (2002). Introducción al análisis de patrones en biogeografía histórica. unam; uaeh. https://cutt.ly/RAPCxiC
• Fos Martín, S., y Laguna Lumbreras, E. (2021). La red de Mirorreservas de flora: Génesis y expansión de una estrategia pionera de conservación. Mètode 108, 20-27. https://cutt.ly/SAPZ2RQ
• Hernández, H. (2006). La vida en los Desiertos Mexicanos. Fondo de Cultura Económica.
• Hernández, H. M., y Gómez-Hinostrosa C. (2011). Areas of endemism of Cactaceae and the effectiveness of the protected area network in the Chihuahuan Desert. Oryx, 45(2), 191-200 https://doi.org/10.1017/S0030605310001079
• Hernández, H. M., Gómez-Hinostrosa, C., y Hoffmann, G. (2010). Is geographical rarity frequent among the cacti of the Chihuahuan Desert? Revista Mexicana de Biodiversidad, 81 (1),163-175. https://cutt.ly/nAPKeMh
• International Union for the Conservation of Nature (iucn). (2022). iucn Red List of Threatened Species. www.iucnredlist.org
• Laguna, E. (2008). La conservación de la biodiversidad aplicada a pequeña escala: La red Valenciana de Microrreservas de Flora. En S. Grisolía (Ed.), Biodiversidad (pp. 249-263). Presidència de la Generalitat Valenciana; Fundación Premios Jaime i. https://cutt.ly/UAUrIVK
• Laguna E., Deltoro, V.I., Perez-Botella, J., Perez-Rovira, P., Serra, Ll., Olivares, A., y Fabregat, C. (2004). The role of small reserves in plant conservation in a region of high diversity in eastern Spain. Biological Conservation, 119, 421-426.
• Morrone, J. J. (2001). Sistemática, biogeografía, evolución de los patrones de la biodiversidad en espacio-tiempo. Facultad de Ciencias, unam. http://www.librosoa.unam.mx/handle/123456789/247
• Posadas, P., y Miranda-Esquivel, D. R. (1999). El P.A.E. (Parsimony Analysis of Endemicity) como una herramienta en la evaluación de la Biodiversidad. Revista Chilena de Historia Natural, 72, 539-546.
• Rzedowski, J. (1993). Diversity and origin of the phanerogamic flora of Mexico. En T. P. Ramamoorthy, R. Bye, y J. Fa (Eds.), Biological diversity of Mexico. Oxford University Press.

Bibliografía de interés

• Brailovsky Signoret, D. (2028). La conservación de la naturaleza. Ciencia,69(4): 78-86. https://cutt.ly/fAPBgPs
• Deltoro, V. I., Perez-Botella, J., Perez-Rovira, P., Serra, L. I., Olivares, A., y Fabregat, C. (2004). The role of small reserves in plant conservation in a region of high diversity in eastern Spain. Biological Conservation, 119, 421-426. https://cutt.ly/9AUto62
• Kadis, C., Thanos, C. A., y Laguna Lumbreras, E. (Eds.). (2013). Plant Micro-Reserves: from theory to practice. Experiences gained from eu life and other related projects. Utopia. https://cutt.ly/TAPHLmz

Recepción: 08/12/2021. Aprobación: 06/03/2022.

Resumen

La biodiversidad puede medirse de muchas formas, en este artículo se aborda la idea novedosa de utilizar las redes de interacción entre especies como un método para evaluarla. Las redes de interacción son una herramienta analítica que describe cómo se relacionan las especies en un ecosistema. Las redes de interacción nos permiten ir más allá de conocer a los participantes —las especies— de una puesta en escena —el ecosistema—. A través de ellas podemos saber el rol que está jugando cada participante y cómo se relacionan entre sí para que la puesta en escena pueda desarrollarse bien. Nos dan una fotografía de cómo se asocian las comunidades de especies en un lugar y tiempo determinado, y permiten evaluar el funcionamiento de un ecosistema. Con su estudio podemos identificar cuáles son las especies más importantes de un ecosistema, y esta información puede usarse para llevar a cabo acciones de restauración ambiental enfocándose en las especies centrales.
Palabras clave: interacciones bióticas, mutualismo, antagonismo, funcionamiento del ecosistema.

Interaction networks to study biodiversity

Abstract

Biodiversity can be measured in many ways; this article addresses the novel idea of using interaction networks between species as an assessment method. Interaction networks are an analytical tool that describes how species in an ecosystem are related. Interaction networks allow us to go beyond knowing the participants —the species— of a staging —the ecosystem—. Through them we can know the role that each participant is playing and how they relate to each other, so that the staging can develop well. They give us a picture of how communities of species are associated in a given place and time, and allow us to evaluate the functioning of an ecosystem. With their study we can identify which are the most important species in an ecosystem, and this information can be used to carry out environmental restoration actions focusing on the central species.
Keywords: biotic interactions, mutualism, antagonism, ecosystem functioning.

La biodiversidad y las redes

Los seres humanos hemos estado interesados en la vida que nos rodea desde el inicio de los tiempos. Las investigaciones para conocer y entender la biodiversidad datan de los griegos, con Aristóteles, e históricamente se han enfocado en contabilizar el número de especies que existen en un lugar. Esta aproximación nos ha permitido entender quiénes son las especies habitantes de un sitio en particular, si son muchas o pocas, cuáles son los lugares más biodiversos de la Tierra y qué tan diferentes son entre sí dos ecosistemas.

Hoy se sabe que la mayor diversidad de especies se alberga en los ecosistemas cercanos a los trópicos, pero también que existen algunos grupos que tienen otros patrones de diversidad, como las abejas que presentan un mayor número de especies en las zonas mediterráneas. Sin embargo, todavía existen lugares poco explorados en los que no se conoce en su totalidad la diversidad local, éstos pudieran ser una excepción a la regla, aunque parece que los patrones generales de distribución a nivel planetario sí los conocemos.

No obstante, el conocer la diversidad no es equivalente a entender el funcionamiento del ecosistema, es decir, qué hace cada especie y como se asocian entre sí para mantener el ecosistema funcionando. Entender el funcionamiento de los ecosistemas se ha vuelto una pregunta relevante dado el panorama actual de su modificación y destrucción a nivel global. Muchos nos preguntamos cómo podemos restaurar o reestablecer los ecosistemas que han sido transformados: ¿necesitamos reintroducir todas las especies que han desaparecido para que el ecosistema siga funcionando?, ¿en qué medida los bosques y selvas fragmentados y perturbados son capaces de mantener un buen funcionamiento ecosistémico?

Para contestar dichas preguntas, se puede estudiar cómo las especies que conviven en un lugar se asocian o interactúan entre sí. Esta aproximación utiliza las llamadas redes de interacción entre especies, una metodología que ha ganado popularidad en los últimos 30 años. Las redes de interacción tratan de entender cómo se conforman las comunidades de especies para poder coexistir en el tiempo y el espacio. Pese a que su aplicación en la ecología es reciente, sus fundamentos surgieron mucho antes en el ámbito de las matemáticas y de las ciencias sociales, con la teoría de sistemas.1 Dado que para el análisis de redes se requiere una capacidad de cálculo importante, no fue hasta que las computadoras personales se volvieron comunes que las redes de interacción comenzaron a ser una aproximación analítica utilizada en diferentes campos de conocimiento (Ings y Hawes 2019).

Construyendo redes de interacción

¿Pero cómo se construye una red de interacción? Bueno, vamos por partes. En primer lugar, hay que identificar qué tipo de interacción es la que estamos interesados en investigar. Las interacciones entre especies son múltiples y van desde antagonistas, como la depredación o la competencia; pasando por el comensalismo, que implica que algunas especies son beneficiadas por la presencia de las otras; hasta llegar al mutualismo, donde ambos grupos de especies interactuantes se benefician entre sí. Con este contexto en mente, podemos estudiar, por ejemplo, una red de interacciones mutualistas entre plantas y hongos micorrízicos (hongos que viven asociados con las raíces de las plantas), una red de interacciones entre carnívoros y sus presas, o una red comensalista entre plantas nodrizas (que protegen a otras) y plantas que son facilitadas por la presencia de éstas. ¿A ti qué otra se te ocurre?

El segundo paso es hacer un muestreo sistemático para establecer qué especie se relaciona con cuál otra y qué tan frecuente es esta asociación. Es importante realizar el muestreo varias veces, para poder captar el mayor número de interacciones posibles, considerando que éstas pueden cambiar a lo largo de las estaciones o con la variación interanual climática. En este punto siempre nos enfrentamos a un problema: establecer cuándo hemos identificado todas las interacciones posibles de una red. Por suerte, existen técnicas que nos permiten determinar el momento en el que tenemos un muestreo suficiente, para ello, se emplean curvas de acumulación de interacciones, que cuantifican cuántas interacciones nuevas encontramos cada vez que muestreamos, e identifican el punto en el que ya no encontramos nuevas, es decir, cuando tenemos la mayor parte de las interacciones de una comunidad.

Al fin, cuando contamos con la información suficiente, podemos pasar al siguiente paso, donde se construye la matriz de interacciones (ver figura 1A). Aquí cada especie se representa como un nodo y la interacción o vínculo se puede graficar con una línea, para observar fácilmente cuál es el patrón de la red de interacciones que encontramos en un sitio en particular (ver figura 1B). Además de la visualización, se pueden calcular diferentes parámetros de la red de interés, por ejemplo, su estabilidad, especialización o susceptibilidad a la extinción, así como reconocer las especies que son centrales o secundarias a la red.

Figura 1. A) Matriz de interacciones entre plantas y hongos. El cuadrado azul representa que se observó una interacción. B) Red de interacción entre plantas y hongos, cada cuadrado representa una especie, en verde las plantas y en morado los hongos.

Pasemos ahora a un ejemplo: podemos pensar en una red de interacciones de polinización entre plantas con flores e insectos nectarívoros (que se alimentan de néctar) o polinívoros (que comen polen). Desde las primeras observaciones naturalistas, se sabe que no todos los animales visitan todas las plantas con flores presentes en un lugar, ni todas las plantas son visitadas por los mismos animales, o sea, existe cierta especialización. Además, hay algunas plantas que se asocian con muchos animales, mientras que otras con pocas. Si seguimos los pasos que comentamos anteriormente, primero vemos que este tipo de redes son consideradas como mutualistas, puesto que ambos grupos de participantes se benefician de la asociación: en este caso las plantas se logran reproducir gracias al transporte de polen de los animales que visitan, mientras que los visitantes se alimentan ya sea del néctar o polen de las flores. Ahora podríamos ir a muestrear a las abejas, abejorros y flores, cosa que los ecólogos han hecho miles y miles de veces. En este caso, la mayoría de las redes de interacción de polinización que se han estudiado tienen una estructura anidada, donde hay insectos generalistas que visitan muchas especies de planta (como algunas mariposas) o insectos especialistas que solamente visitan una o dos especies, y hay plantas que son visitadas por muchas, y otras por pocas especies de insectos (ver figura 2A).

Figura 2. Ejemplos de redes de interacción. A) Red anidada donde se muestran las interacciones entre polinizadores (mariposas) y plantas con flores. B) Red modular donde se muestran las interacciones entre herbívoros (orugas) y plantas. Los íconos pertenecen a thenounproject.com bajo la autoría de oruga (Kaitlin Chassagne), planta (Ecem AfacanTR) y mariposa (Oliver Kittler SK) y la planta con flores a Flaticon.com.

Te voy a contar otros ejemplos. Un caso interesante son las redes de interacciones antagonistas, como una de herbívoros que se alimentan de plantas. Se ha visto que éstas tienen una estructura modular: pocas especies de herbívoros se alimentan de pocas especies de plantas, y existen algunos herbívoros generalistas. Esto se debe a que, dado que las plantas son afectadas negativamente por la interacción, a través del tiempo se han seleccionado diferentes métodos de defensa, que impiden que un gran número de herbívoros pueda alimentarse de ellas, por lo que existe una mayor especialización de comedores y sólo algunos linajes de herbívoros pueden alimentarse de ciertas plantas (ver figura 2B).

Aplicaciones

Tal vez el punto más importante del estudio de la biodiversidad a través de las redes de interacción es que nos permite identificar a las especies clave para el funcionamiento del ecosistema. Por ejemplo, aquellas que tienen un mayor número de interacciones pueden ser consideradas como especies núcleo o centrales. Esta información resulta muy útil cuando queremos restaurar un ecosistema que ha sido degradado, ya que las especies centrales pueden ser reintroducidas a los sitios deteriorados y, con ello, se puede propiciar el que lleguen las especies asociadas.

Así, como estábamos interesadas en el punto anterior con mi grupo de trabajo, pusimos a prueba esta metodología en el bosque tropical caducifolio de la costa de Jalisco. Por varios años estudiamos las redes de interacción entre plantas y orugas, de tal manera que detectamos qué especies de planta se asociaban con un mayor número especies de orugas. Estas especies de planta se seleccionaron para ser sembradas en una restauración de parcelas que habían sido deforestadas para la producción ganadera y posteriormente abandonadas. Después de dos años de siembra, evaluamos qué orugas estaban colonizando las plantas sembradas. Tuvimos una grata sorpresa porque, efectivamente, las plantas que habíamos identificado como especies clave, por la diversidad de orugas que albergaban, fueron las que en el sitio restaurado también tuvieron una mayor diversidad asociada. En otras palabras, logramos replicar la red de interacción y así fomentar la restauración del sitio.

Además, el conocer las redes de interacción de un ecosistema permite evaluar cómo es afectada la biodiversidad con los disturbios naturales o con las perturbaciones antropogénicas. Al comparar las redes de interacción de un sitio perturbado con el ecosistema de referencia, se puede evaluar en qué medida la perturbación afectó las asociaciones entre las especies y si los atributos de la red de interacción se modificaron. Esto nos permitiría ayudar a la pronta recuperación del sitio, al fomentar la proliferación de las especies que sabemos son claves en el ecosistema.

Nuevas avenidas de investigación

Una de las innovaciones más emocionantes en el campo es la identificación de especies por técnicas moleculares, al utilizar métodos como el código de barras (ver figura 3). Con él, las redes de interacción serán más sencillas de estudiar, sin necesidad de realizar muchas observaciones en campo y por mucho tiempo. Por ejemplo, se puede saber qué hongos están asociados con las raíces de las plantas al secuenciar una muestra de suelo asociada a las raíces, o cuál es el alimento de los escarabajos bupréstidos (escarabajos que se alimentan del interior de los árboles en su etapa larvaria) al secuenciar su contenido estomacal. De esta manera, si se realiza una buena colecta de raíces o de escarabajos en un lugar determinado podríamos conocer la red de interacciones que establecen con los hongos y las plantas, sin necesariamente observar la interacción. Incluso, hay quien sugiere que podemos evaluar todo un ecosistema muestreando el adn que se encuentra flotando en el aire.

Figura 3. Código de barras de la vida.

Otro camino en la investigación moderna es el estudio de redes de redes. Es decir, no solamente redes bipartitas de quien se asocia con quién, sino redes mas grandes que evalúan cómo esas especies se asocian con otro nivel trófico, por ejemplo, plantas con herbívoros y con depredadores. (ver figura 4). Esta aproximación permite una visión más detallada del funcionamiento de un lugar, pero evidentemente también es mucho más difícil de desarrollar. Se necesitan realizar un trabajo multidisciplinario para que los expertos en diferentes grupos puedan aportar las identificaciones de las especies interactuantes, así como muchos años de estudio para poder recabar toda la información.

Figura 4. Red de interacciones múltiples. Imagen elaborada por Manuel Lobato.

Como puedes ver estas nuevas aproximaciones al estudio de la diversidad nos permiten ir más allá de conocer a los participantes (las especies) de una puesta en escena (el ecosistema). A través de las redes podemos saber el rol que está jugando cada participante y cómo se relacionan entre sí para que la puesta en escena pueda desarrollarse bien. Espero que con esta probadita te animes a conocer más sobre el tema o incluso que utilices a las redes de interacción como parte de tu investigación.

Referencias

• Dáttilo, W., Guimareaes, P. R., y Izzo, T. J. (2013). Spatial structure of ant–plant mutualistic Networks. Oikos, 122, 1643-1648.
• Hebert, P. D., Cywinska, A., Ball, S. L., y deWaard, J. R. (2003). Biological identifications through dna barcodes. Proceedings. Biological sciences, 270(1512), 313-321. https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2218.
• Ings, T. C., y J. E., Hawes. (2018). The History of Ecological Networks. En W. Dáttilo y V. Rico-Gray, Ecological Networks in the Tropics (pp. 15-28). Springer Verlag. https://doi.org/10.1007/978-3-319-68228-0_8.
• Jordano, P., Vázquez, D., y Bascompte, J. (2009). Redes complejas de interacciones mutualistas planta-animal. En R. Medel, M. A. Aizen, y R. Zamora, Ecología y evolución de interacciones planta-animal (pp. 17-41). Editorial Universitaria.

Recepción: 14/12/2021. Aprobación: 01/03/2022.

Resumen

Los metabolitos primarios de las plantas están implicados en su crecimiento, desarrollo y reproducción, mientras que los metabolitos secundarios juegan un papel muy importante en su adaptación ante el estrés ambiental y en la defensa frente a potenciales depredadores y patógenos (organismos que causan enfermedades). Las plantas producen y liberan estos metabolitos cuando se encuentran en condiciones de estrés, ocasionadas por otros organismos vivos, factores no vivos o por desastres naturales. Esto ha llamado la atención de investigadores de distintas áreas de ciencia y tecnología, y se han descubierto los enormes beneficios de los metabolitos secundarios en los sectores de la industria farmacéutica, cosmética, agrícola y nutracéutica (alimentos), principalmente.
Palabras clave: compuestos químicos, crecimiento vegetal, estrés ambiental, funciones ecológicas, metabolismo secundario.

Plants’ superpowers: secondary metabolites in their adaptation and defense

Abstract

Primary metabolites of plants are involved in their growth, development and reproduction, while secondary metabolites play a very important role in their adaptation to environmental stress and in defense against potential predators and pathogens (organisms that cause disease). Plants produce and release these metabolites when they are under stress conditions, caused by other living organisms, non-living factors, or natural disasters. This has drawn the attention of researchers from different areas of science and technology, therefore the enormous benefits of secondary metabolites have been discovered in the pharmaceutical, cosmetic, agricultural and nutraceutical (food) industry sectors, mainly.
Keywords: chemical compounds, plant growth, environmental stress, ecological functions, secondary metabolism.

No tienen manos, pero sí superpoderes

¿Alguna vez has escuchado o dicho la frase “me van a salir raíces de tanto esperar”? Esto hace alusión a las plantas, las cuales no son capaces de desplazarse; sin embargo, tampoco pueden esperar a que venga alguien y las alimente, o las proteja. Si tú tienes hambre, vas a la cocina. Si te enfermas, vas a la clínica o al hospital. Si tienes frío, te pones un suéter. Si te da calor, te pones ropa fresca, pero… ¿Has pensado como le hacen las plantas para alimentarse y defenderse?

Mientras los seres humanos necesitamos de algunas plantas y animales para alimentarnos, las plantas son capaces de producir su propio alimento, al convertir el dióxido de carbono, el agua y los minerales del suelo en azúcares, a través de un proceso llamado fotosíntesis. ¿No es esto maravilloso? Además, para defenderse de los daños de otros organismos y de las condiciones ambientales adversas, las plantas cuentan con mecanismos para su protección, que funcionan como “superpoderes vegetales”.

Un ejemplo de estos superpoderes es el de la col silvestre (Brassica oleracea), que al sentirse amenazada por el ataque de larvas de la polilla de las coles (Plutella xylostella) produce compuestos volátiles que atraen a insectos parasitoides que se alimentan de dichas larvas (Zavala, 2010). No obstante, no todas las plantas utilizan de igual forma sus superpoderes. En este sentido, el romero (Rosmarinus officinalis) acumula sustancias para protegerse del daño por la excesiva radiación uv que afecta su desarrollo (Molina, 2018; Sharma et al. 2011). Vale la pena resaltar que estos superpoderes de las plantas han sido descubiertos gracias a las técnicas bioquímicas y el auge de la biología molecular.

¡Las plantas sí se defienden!

Las plantas, al igual que los animales, incluyéndonos, poseen infinidad de células. En cada una de ellas se llevan a cabo una serie de reacciones químicas para sintetizar sustancias complejas a partir de otras más simples, o para degradar las complejas y obtener las simples (Ávalos y Pérez-Urria, 2009). A este conjunto de reacciones se le denomina metabolismo.

Una característica importante de las plantas es que realizan dos tipos de metabolismo: el primario y el secundario. El primero se lleva a cabo en las células de todos los seres vivos y las sustancias producidas se llaman metabolitos primarios. Estos últimos están directamente implicados en el crecimiento, desarrollo y reproducción. Como ejemplo de estos compuestos están los azúcares, proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos (Adeyemi, 2011). Sin embargo, las plantas, también cuentan con un metabolismo secundario, que les permite producir y acumular compuestos de naturaleza química diversa (Ávalos y Pérez-Urria, 2009), que si bien, no son imprescindibles para la vida como los primarios, sí juegan un papel muy importante en la adaptación al estrés ambiental y en la defensa frente a potenciales predadores y patógenos (Valares Masa, 2011). A los compuestos que resultan de este proceso se denominan metabolitos secundarios y son los que les proporcionan superpoderes a las plantas.

Lo curioso es que estos metabolitos secundarios no están presentes en cualquier planta. Algunos sólo se encuentran en una especie, en un género o en una familia de plantas, por lo que han sido considerados al momento de identificar taxonómicamente a las especies vegetales. Además, los metabolitos secundarios se caracterizan por su baja abundancia (Bourgaud et al., 2001). Podemos decir, entonces, que algunas especies tienen más superpoderes que otras. Asimismo, aplica la frase: “lo que no te mata te hace más fuerte”, debido a que las plantas que se encuentran bajo estrés, es decir, en condiciones externas que afectan negativamente su crecimiento, desarrollo o productividad (Gull et al., 2019), producen una gama específica de metabolitos secundarios que inciden directamente en su capacidad de supervivencia.

Las plantas han evolucionado y se han seleccionado estrategias que les permiten protegerse para perpetuar su especie. Cuando las plantas se encuentran amenazadas, ya sea por el daño causado por otros organismos vivos (bacterias, virus, insectos y malezas), por factores no vivos (radiación ultravioleta, temperaturas extremas) o por desastres naturales (inundaciones, tornados), éstas hacen uso de sus superpoderes para evitar que sus procesos de crecimiento, desarrollo y reproducción se alteren (Rioja Soto, 2020; Gull et al., 2019; Taiz y Zeiger, 2010; Sepúlveda et al., 2003; Singer et al., 2003). Las plantas sólo pueden usar sus superpoderes con la ayuda de los metabolitos secundarios para responder a las amenazas mencionadas anteriormente, ante las cuales, a menudo salen victoriosas. Entonces, ¡las plantas sí se defienden! No tienen manos, pero sí superpoderes.

Ataque al enemigo

Pero… ¿Cómo se dan cuenta las plantas de que se encuentran ante alguna amenaza? Es interesante la manera en que pueden distinguir entre las heridas generales (como las causadas por una enfermedad) y las puntuales (como las producidas por la alimentación de insectos) (Adeyemi, 2011). Para defenderse del daño provocado por cualquiera de estos organismos, las plantas cuentan con un sistema de vigilancia, que les permite reconocer la amenaza: identifican las señales y generan una respuesta (Lamb et al., 1989).

Por ejemplo, las plantas reconocen a los compuestos químicos presentes en la saliva de insectos y ácaros, y responden incrementando los niveles de metabolitos secundarios y con la posterior emisión de Compuestos Volátiles Orgánicos Inducidos por Herbívoros (cvoih), que son una mezcla de terpenos (compuestos que dan aroma y sabor a las plantas) y de compuestos aromáticos, que pueden repeler a los insectos dañinos o incluso atraer a sus enemigos naturales, como depredadores y parasitoides que eliminan la plaga que aqueja a la planta (Rioja Soto, 2020; Adeyemi, 2011).

Algunas plantas, para estar más protegidas, cuentan también con “armadura”, que consiste en estructuras especiales que dificultan el ataque de sus depredadores. Como ejemplos podemos encontrar las espinas, espigas, o tricomas (también llamados pelos vegetales que permiten a las plantas tolerar condiciones de alta radicación o sequía) (Sepúlveda et al., 2003).

Pero, aquí no acaba la historia. Los metabolitos secundarios no sólo sirven a las plantas para su adaptación y defensa. Además, cumplen otras funciones: como agentes alelopáticos, es decir, que provocan un efecto perjudicial o benéfico sobre la germinación, el crecimiento o el desarrollo de otras plantas en los alrededores (Blanco, 2006), o funcionan como atrayentes de polinizadores o dispersores de semillas y protegen a la planta de las radiaciones uv (Valares Masa, 2011).

El equipo de defensa

Hasta ahora se han descubierto más de 50,000 metabolitos secundarios en las plantas (Teoh, 2016). La enorme diversidad vegetal existente es proporcional a la gran variedad de metabolitos secundarios descubiertos.

Existen distintas clasificaciones de los metabolitos secundarios según su diversidad en estructura, función y biosíntesis (proceso en el que compuestos simples se convierten en otros más complejos). Adeyemi (2011) y Hopkins (2003) los clasifican en tres grandes clases químicas: terpenoides (compuestos aromáticos y volátiles que dan aroma y sabor a las plantas), fenólicos (compuestos que tienen función de protección frente a otros organismos, así como de generador de colores atractivos para la polinización de las plantas y dispersión de semillas), y alcaloides (compuestos naturales para alejar a los organismos herbívoros) (ver figura 1).

Figura 1. Funciones ecológicas de los principales metabolitos secundarios. Elaboración propia con datos de Chomel et al., 2016.

Un gran potencial

Actualmente, los metabolitos secundarios se emplean en la elaboración de productos farmacéuticos (antibióticos, agentes antitumorales, antimicrobianos), para cosméticos (fragancias, tintes), para mejorar la productividad agrícola (plaguicidas, insecticidas), como promotores del crecimiento de plantas y animales, en la fórmula de productos químicos finos y, más recientemente, para ampliar la pirámide de nutrición saludable, al formar parte de pigmentos y nutracéuticos (Thirumurugan et al., 2018; Bourgaud et al., 2001). Así, los metabolitos secundarios, no sólo dan superpoderes a las plantas, sino que también tienen un gran potencial en diversas áreas de investigación y aplicación para la solución de problemas socioambientales, por lo que representan productos de gran valor económico (Thirumurugan et al., 2018), de manera que se requiere de mayor investigación científica sobre ellos.

A pesar de los avances en la investigación sobre el potencial de los metabolitos secundarios de las plantas, aún existen campos poco explorados, como la evaluación de la actividad pesticida de plantas con uso tradicional como insecticida y medicinal, y como desarrolladores de enzimas degradantes de contaminantes orgánicos (biorremediación) (Singer et al., 2003). Otro tema poco estudiado es el análisis de los compuestos de las plantas que crecen en ambientes desérticos, debido a que éstas presentan defensas adicionales para atenuar los efectos de altas temperaturas, rayos ultravioletas, sequía y salinidad (Rioja Soto, 2020).

Un problema que se puede presentar en un futuro no muy lejano es el aumento del estrés en las plantas, causado por el cambio climático. Considerando que las especies vegetales cumplen una función muy importante no sólo para mantener en equilibrio de los ecosistemas terrestres y marinos, sino que aportan múltiples beneficios a los seres humanos, es necesario también investigar cómo los metabolitos secundarios inciden en el ajuste de la función y la estructura de las plantas bajo estrés, en su interacción ecológica con otras especies (como la polinización, dispersión y germinación de semillas), y en su supervivencia.

Gracias a sus superpoderes, las plantas han prosperado en nuestro planeta. A la par, nuestras sociedades han aprovechado sus metabolitos secundarios, así como sus múltiples bienes y servicios ecosistémicos, como alimentos, agua, madera y fibras, regulación del clima y valores recreativos, todos los cuales contribuyen a nuestro bienestar espiritual, a la formación del suelo, la fotosíntesis y el ciclo de los nutrientes. Sin embargo, nuestra intervención en el medio ambiente ha provocado un fuerte desequilibrio ecológico y una enorme crisis ambiental. Está en nuestras manos promover la conservación de la diversidad biológica, que facilitará la regeneración de los ecosistemas y, con ello, la restauración de sus interacciones ecológicas, indispensables para la vida en el planeta.

Referencias

• Adeyemi, M. (2011). A review of secondary metabolites from plant materials for post harvest storage. International Journal of Pure Applied Sciences Technology, 6(2), 94–102.
• Ávalos, G. A., y Pérez-Urria C. E. (2009). Metabolismo secundario de plantas. Reduca (Biología). Serie Fisiología Vegetal, 2(3), 119-145.
• Blanco, Y. (2006). La utilización de la alelopatía y sus efectos en diferentes cultivos agrícolas. Cultivos Tropicales, 27(3),5-16.
• Bourgaud, F., Gravot, A., Milesi, S., y Gontier, E. (2001). Production of plant secondary metabolites: A historical perspective. Plant Science, 161(5), 839-851. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(01)00490-3.
• Chomel, M., Guittonny-Larchevêque, M., Fernandez, C., Gallet, C., DesRochers, A., Paré, D., y Baldy, V. (2016). Plant secondary metabolites: a key driver of litter decomposition and soil nutrient cycling. Journal of Ecology, 104(6), 1527–1541. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12644.
• Gull, A., Lone, A. A., y Wani, N. U. I. (2019). Biotic and Abiotic Stresses in Plants. En A. Bosco de Oliveira (Ed.), Abiotic and Biotic Stress in Plants. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.85832.
• Hopkins, W. G. (2003). Physiologie Vegetale. De Boeck y Larcier.
• Lamb, C. J., Lawton, M. A., Dron, M., y Dixon, R. A. (1989). Signals and transduction mechanism for activation of plant defenses against microbial attack. Cell, 56, 215-224.
• Luis, J. C., Pérez, R. M., y González, F. V. (2007). uv-b radiation effects on foliar concentrations of rosmarinic and carnosic acids in rosemary plants. Food Chemistry, 101(3), 1211-1215. https://doi.org/fqvfhz.
• Molina, A. (2018). La influencia del estrés abiótico en la síntesis de metabolitos secundarios de plantas medicinales [Trabajo de fin de grado. Universidad de la Laguna].
• Rioja Soto, T. C. (2020). Los metabolitos secundarios de las plantas y potencial uso en el manejo de plagas agrícolas en agroecosistemas desérticos. Idesia (Arica), 38(1), 3-5. https://doi.org/10.4067/S0718-34292020000100003.
• Sepúlveda, J. G., Porta, D. H. y Rocha, S. M. (2003). La Participación de los Metabolitos Secundarios en la Defensa de las Plantas. Revista Mexicana de Fitopatología, 21(3), 355-363.
• Sharma, M., Sharma, A., Kumar, A., y Basu, S. K. (2011). Enhancement of secondary metabolites in cultured plant cells through stress stimulus. American Journal of Plant Physiology, 6(2), 50–71.
• Singer, A. C., Crowley, D. E., y Thompson, I. P. (2003). Secondary plant metabolites in phytoremediation and biotransformation. Trends in Biotechnology, 21(3), 123-130. https://doi.org/10.1016/S0167-7799(02)00041-0.
• Taiz, L., y E. Zeiger. (2010). Plant physiology (5a. ed.). Sinauer associates.
• Teoh E. S. (2016). Secondary Metabolites of Plants. En Medicinal Orchids of Asia. (pp. 59-73). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24274-3_5.
• Thirumurugan, D., Cholarajan, A., y Vijayakumar, S. S. R. a. (2018). An Introductory Chapter: Secondary Metabolites. En R. Vijayakumar, y S. S. Raja (Eds.), Secondary Metabolites. Sources and Applications. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.79766.
• Valares-Masa, C. (2011). Variación del metabolismo secundario en plantas debida al genotipo y al ambiente [Memoria para obtener el grado de doctorado en Ciencias, Universidad de Extremadura, España]. Repositorio Institucional. https://biblioteca.unex.es/tesis/9788469494332.pdf.
• Zavala, J. A. (2010). Respuestas inmunológicas de las plantas frente al ataque de insectos. Revista Ciencia Hoy, 20(117), 53-59.

Recepción: 12/9/2018. Aprobación: 4/10/2018.