¿Las plantas vecinas están emparentadas para poder predecir enfermedades?

La enfermedad es una mano invisible que da forma a comunidades de plantas en todo el mundo, determinando los resultados de los cambios ambientales, las invasiones de malezas y la agricultura y a las estrategias de gestión forestal. Según un estudio del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI, por sus siglas en inglés), que una enfermedad devaste o no a una comunidad vegetal depende de cuán emparentadas están las especies de plantas y en cuántas plantas individuales de cada especie están presentes. Estos resultados fueron publicados en la revistaNature del 23 de abril.
«Así como ciertas familias son más afectadas que otras durante la temporada de gripe, algunas especies de plantas son más vulnerables a las enfermedades que otras», comentó Ingrid Parker, investigadora asociada en el STRI y profesora de la Universidad de California en Santa Cruz. «En el pasado se ha analizado mayormente la relación entre una sola especie de planta y un solo patógeno. Estudiamos la propagación de enfermedades de plantas en comunidades enteras al averiguar qué plantas en un área están emparentadas y estimando el número de individuos de cada especie y el nivel de infección para cada una. Esto nos permite por primera vez predecir los impactos de la enfermedad a nivel comunitario».
El equipo, dirigido por Parker y Greg Gilbert, también investigador asociado del Smithsonian y profesor de la Universidad de California, Santa Cruz, están tras la pista de un santo grial difícil de alcanzar, la explicación de la increíble diversidad de vida en los trópicos. Una parcela de plantas en Ecuador, Perú o Panamá puede tener 10 veces el número de especies que parcelas del mismo tamaño en Estados Unidos o en Alemania.
«La teoría más aceptada sobre el origen y cómo se mantiene la biodiversidad tropical sugiere que la enfermedad afecte más fuerte a las especies vegetales más comunes, dándole una ventaja a las especies poco comunes», comentó Gilbert. «Sin embargo, una gran cantidad de patógenos afectan a más de una especie. Los brotes de enfermedades también pueden afectar a las especies vecinas, especialmente a parientes cercanos. Para hacer buenos modelos de cómo la enfermedad se mueve entre las comunidades de plantas, debemos saber qué tan emparentadas están esas plantas, además de cuántas hay».
Parker, Gilbert y sus estudiantes midieron la cantidad del área foliar que muestra síntomas de enfermedad en 43 especies distintas en un pastizal costero de California y también determinaron cuán estrechamente las especies de plantas estaban emparentadas. Finalmente, desarrollaron un modelo que relaciona el grado de susceptibilidad de cada especie a las enfermedades fúngicas.
También establecieron un gran experimento en California, plantando especies en las mismas familias de plantas, pero de otras partes del mundo. Algunas estaban estrechamente emparentadas con plantas hospederas de enfermedades localmente comunes y algunas estaban más lejanamente emparentadas. Sus predicciones de que los parientes cercanos serían más susceptibles a las enfermedades locales dieron resultados.

Cerca de conocer las reglas
«Hicimos estos experimentos en California, en parte porque la gente quiere predecir qué sucede cuando las malezas invasoras se introducen aquí», comentó Gilbert. «La siguiente pregunta es si las mismas reglas se aplican a la manera de que la enfermedad da forma a otras comunidades vegetales, como los bosques tropicales mucho más ricos en especies en la Isla Barro Colorado en Panamá, donde en el pasado hemos hecho una gran cantidad de trabajo. Si esto sucede, entonces estamos muy cerca de descubrir las reglas generales para predecir las fuerzas ecológicas y evolutivas que dan forma a las comunidades de plantas en todas partes».
Junto a investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, el equipo creó un modelo en base a la base de datos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de hongos patógenos y sus plantas hospederas, que vincula el grado en que las plantas están relacionadas a su susceptibilidad a las enfermedades. Al tener en cuenta cómo se relacionan las plantas en una comunidad están emparentadas, los investigadores obtendrán una mejor comprensión de por qué a veces fallan las introducciones de cultivos en zonas donde sus parientes silvestres son fuentes de enfermedades dañinas y cómo las malezas invasoras se establecen en las zonas donde no hay enfermedades para controlar su propagación.
Los fondos para este proyecto provienen de la Fundación Nacional de la Ciencia de los Estados Unidos y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

(STRI/DICYT)