Micofagia por roedores en un bosque templado del centro de México

Mycophagy by rodents in a temperate forest of Central Mexico

Citlalli Castillo–Guevara^*, Carlos Lara y Geovani Pérez

Laboratorio de Biodiversidad, Centro de Investigación en Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma de Tlaxcala. Km 10.5 Autopista Tlaxcala–San Martín Texmelucan, San Felipe Ixtacuixtla 90120 Tlaxcala, México. *guevaracc@yahoo.com.mx

Recibido: 25 septiembre 2011.
Aceptado: 27 febrero 2012.

Resumen

La micofagia por roedores en hongos hipogeos ha sido documentada en diversos ecosistemas del mundo; sin embargo, el estudio del consumo de hongos epigeos por este grupo ha sido insuficiente. En el presente trabajo se evaluó de manera experimental la micofagia de 2 especies de ratones silvestres (Neotomodon alstoni y Peromyscus maniculatus) en el hongo epigeo ectomicorrizógeno Russula aff. cuprea y la posible preferencia de estos ratones por consumir alguna estructura específica del hongo (píleo, himenio o estípite). Asimismo, se analizó si el paso del hongo a través del tracto digestivo afectaba la actividad metabólica esporal. Los resultados indican que aunque el esporoma entero puede ser consumido, el himenio (parte fértil) es la primera estructura seleccionada por ambas especies. Además, se encontró que el paso por el tracto digestivo de las 2 especies de ratones no tiene efecto significativo (p= 0.067) en la actividad metabólica esporal de R. aff. cuprea, sugiriendo que estos ratones silvestres podrían ser dispersores efectivos de las esporas del hongo epigeo en el Parque Nacional La Malinche.

Palabras clave: Neotomodon alstoni, Peromyscus maniculatus, Russula aff. cuprea, píleo, himenio, estípite.

Abstract

The mycophagy by rodents in hypogeous fungal species has been widely documented in different ecosystems around the world. However, the consumption of epigeos fungi by this group has been poorly studied. In this study we evaluated the mycophagy by 2 mice species (Neotomodon alstoni and Peromyscus maniculatus) in the epigeous ectomycorrhizal fungi Russula aff. cuprea. Experimentally tests were carried out to see if these mice species have a preference to consume a specific structure of the fungus (pileus, hymenium or stipe). Also, we analyzed if the passage of this fungus through the digestive tract has an effect on the sporal metabolic activity. Our results indicate that although the whole sporocarp can be consumed, the hymenium (fertile part of the sporocarp) was the first structure selected by both mice species. Furthermore, we found that the passage of the fungus by the digestive tract of the 2 mice species does not have a significant effect on the sporal metabolic acivity (p= 0.06) of Russula aff. cuprea, suggesting that these mice species could be effective sporal dispersers of this epigeous fungi in the National Park La Malinche.

Introducción

La micofagia ha desempeñado un papel fundamental en la evolución de los sistemas reproductivos y mecanismos de dispersión de los hongos hipogeos y epigeos (Johnson, 1994a). Para la dispersión de sus esporas, las especies hipogeas dependen casi totalmente de los animales que las consumen, lo que ha promovido la pérdida de la capacidad de dispersión por la vía aérea. En ciertas épocas del año, es común que estos hongos produzcan estructuras reproductivas con atrayentes aromáticos que facilitan su localización por micófagos que, al consumirlos, ayudan a su proceso de dispersión (Estrada–Torres y Santiago–Martínez, 2003). Por su parte, los esporomas de los hongos epigeos dependen del viento para la dispersión de sus esporas; sin embargo, la participación de los animales micófagos podría favorecer una dispersión efectiva y dirigida (Durán, 2006), ya que al despedazar, mordisquear e ingerir los esporomas, los consumidores pueden depositar las esporas directamente en las raíces de los árboles asociados a través de sus excretas (Trappe y Maser, 1976; Maser et al., 1978; Pirozynski y Hawksworth, 1988; Taylor, 1991).

A la fecha, se ha determinado que las esporas de varias especies hipogeas mantienen e incluso incrementan su viabilidad en las excretas de ciertos roedores, tales como las ardillas y los ratones silvestres (Miller, 1985), y se ha demostrado que estas excretas pueden ser una excelente fuente de inóculo micorrizógeno para diversas especies de plantas (Castellano y Trappe, 1985; Claridge et al., 1999; Colgan y Claridge, 2002; Ashkannejhad y Horton, 2006). Asimismo, se ha sugerido que algunos animales micófagos son importantes dispersores de esporas de hongos hipogeos debido a que consumen grandes cantidades de éstos y a su movilidad (e.g., Johnson, 1994b). Resulta interesante que a pesar de su diversidad en la mayoría de los ecosistemas forestales, los hongos epigeos han recibido mucho menos atención en este sentido.

En México, los estudios sobre micofagia por animales silvestres son escasos y se han limitado a registrar el consumo de algunas especies de hongos epigeos por animales tales como el aguti (Dasyprocta mexicana) (Estrada–Crocken et al., 1996), la rata montera (Neotoma mexicana) (Polaco et al., 1982) y ratones silvestres (Peromyscus alstoni, Reithrodontomys megalotis y Microtus mexicanus) (Valenzuela et al., 2004). En el Parque Nacional La Malinche, Tlaxcala, Durán (2006) encontró que 8 de las 11 especies de ratones silvestres registradas para la zona incluyen 11 diferentes grupos de hongos en su dieta, principalmente de la familia Russulaceae; los ratones con mayor presencia de esporas de hongos del género Russula en sus excretas fueron P. melanotis, N. alstoni y P. maniculatus. Al evaluar los niveles de micofagia en condiciones naturales, Durán (2006) encontró que el himenio es la estructura que más consumen seguida del estípite y el píleo, sugiriendo un consumo diferencial entre las estructuras de los hongos epigeos.

En la misma zona, en el único trabajo previo sobre el tema, Castillo–Guevara et al. (2011) demostraron que las esporas de Laccaria trichodermophora y Suillus tomentosus del orden de los Agaricales y Boletales respectivamente, se mantienen activas después del paso por el tracto digestivo de P. maniculatus y P. alstoni. Estos resultados sugieren que estos roedores podrían estar actuando como dispersores efectivos de las esporas de hongos micorrízicos. Sin embargo, dado que la evidencia sobre presencia de esporas en excretas de ratones en la zona indica que los rusuláceos son los más frecuentes, es necesario explorar un posible efecto de este consumo en la viabilidad de las esporas de especies pertenecientes a este grupo. Asimismo, es importante corroborar si los niveles diferenciales de micofagia encontrados en las distintas estructuras fúngicas por Durán (2006) son indicativos de un consumo preferencial por micófagos específicos.

En el presente estudio, se utiliza el hongo epigeo ectomicorrízico Russula aff. cuprea como especie modelo para explorar los aspectos arriba mencionados. Este hongo se asocia con el oyamel Abies religiosa y es una especie abundante en el Parque Nacional La Malinche (Kong, 2003). Durante la época de lluvias es común observar esporomas de esta especie con evidencias de consumo por roedores. Integrando estas observaciones, se evaluó experimentalmente 1), si los ratones Neotomodon alstoni y Peromyscus maniculatus tienen preferencia por consumir alguna estructura particular (píleo, himenio o estípite) de este hongo y 2), si las esporas permanecen activas después de pasar por su tracto digestivo.

Materiales y métodos

Captura de roedores y recolección de esporomas. Del 29 de septiembre al 4 de octubre del 2010 se colocaron 30 trampas Sherman en cada tipo de ambiente, con un esfuerzo de muestreo de 6 noches/ambiente. Un total de 12 ratones adultos fueron capturados, 6 machos por cada especie de ratón. Estos individuos fueron trasladados al laboratorio y colocados individualmente en jaulas de acrílico (36 × 28 × 16 cm) con agua ad libitum y aserrín como sustrato, bajo un régimen de fotoperiodo de 12:12 h luz: obscuridad y a temperatura ambiente (15° C). De forma paralela, los esporomas del hongo epigeo R. aff. cuprea se recolectaron diariamente, utilizando parte de ellos para las pruebas de alimentación y almacenando otra a 4° C para la evaluación de la actividad metabólica esporal.

Prueba de preferencia de consumo. Tras su captura, cada individuo permaneció en su jaula en un periodo de aclimatación de 6 horas con una dieta de alimento comercial en forma de "pellets" (alimento balanceado) y agua ad libitum. Después de esto y como parte del inicio de la prueba de preferencia de consumo, un esporoma (de aproximadamente 30 g de peso fresco) fue introducido en cada jaula. A partir de esto y durante la primera hora se observó cual fue la primera estructura en ser consumida (píleo, himenio o estípite) y se registró la frecuencia de cada evento. Los esporomas se mantuvieron dentro de las jaulas durante 24 horas, periodo tras el cual las observaciones finalizaban. Durante este lapso, se limpió cada jaula y las excretas presentes se colectaron para utilizarse en la evaluación de la actividad metabólica esporal de R. aff. cuprea. Las excretas se almacenaron en refrigeración a 4° C. Este protocolo se repitió diariamente durante 2 semanas y finalmente los ratones fueron liberados en los mismos sitios de captura.

Un total de 55.87g de excretas se recolectaron para cada especie de roedor.

Procesamiento de muestras y conteo de esporas. En enero del 2011, se realizó el procesamiento de las muestras, conteo de esporas y evaluación de la actividad metabólica esporal en el Laboratorio de Micorrizas del Centro de Investigación en Ciencias Biológicas (Universidad Autónoma de Tlaxcala). Las excretas recolectadas durante las pruebas de preferencia de consumo se transfirieron a matraces Erlenmeyer de 250 ml y se les añadió 40 ml de agua destilada; la solución se agitó durante 20 minutos aproximadamente hasta disolver completamente las excretas. Las muestras se pasaron por un tamiz de 0.5 mm de apertura para eliminar los restos de materia orgánica, se aforaron a 400 ml y transfirieron a frascos de vidrio de 1 000 ml para finalmente almacenarse a 4° C. Para fines del estudio, los controles fueron los esporomas recolectados en el área de estudio (103. 04 g de R. aff. cuprea licuados en 400 ml de agua destilada y refrigerados a 4° C). Estudios previos han demostrado que este tratamiento mecánico no afecta la germinación de las esporas (Claridge et al., 1992; Colgan y Claridge, 2002). A partir de estas muestras se llevó a cabo el conteo del número de esporas por mililitro mediante el método de la cámara de NeuBauer (Torres, 1992; Félix et al., 1996). El conteo se realizó en cada tratamiento: esporas que no pasaron por el tracto digestivo de roedores (control: muestras de esporomas de R. aff. cuprea), esporas que pasaron por el tracto digestivo de N. alstoni y esporas que pasaron por el tracto digestivo de P. maniculatus.

Evaluación de la actividad metabólica esporal. Para evaluar la actividad metabólica esporal se utilizó la técnica de tinción esporal con sales de tetrazolio (MTT) (Santiago–Martínez y Estrada–Torres, 1999). Con esta técnica las mitocondrias de las esporas activas se tiñen de morado debido a la liberación de succinato–deshidrogenasa, una de las enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos que en los hongos está restringida a algunos sitios en las mitocondrias activas y que reaccionan con las sales de tetrazolio (Miller et al., 1993). Las sales de tetrazolio forman un compuesto de color rojo violeta conocido como formazán cuando son reducidas por las mitocondrias que están respirando activamente (Santiago–Martínez y Estrada–Torres, 1999). Se prepararon 12 tubos de ensayo de cada tratamiento, cada uno con 1 ml de muestra (excreta disuelta ó esporoma licuado), 1 ml de buffer de referencia, 1 ml de solución de ácido succínico y 1 ml de MTT. Enseguida, las esporas se incubaron 2 horas a 37° C en baño maría, después se tomó una alícuota por cada tubo y se observó al microscopio óptico con la ayuda de la cámara de NeuBauer (Torres, 1992; Félix et al., 1996).

Análisis estadísticos. Los datos de frecuencias de consumo de las estructuras fúngicas registradas durante las pruebas de consumo preferencial (píleo, himenio o estípite) fueron analizados mediante pruebas de chi–cuadrada (Zar, 1999).

Para la evaluación de la actividad metabólica esporal bajo los distintos tratamientos se utilizó un modelo linear generalizado binomial (GLM) a través del programa R (R Development Core Team, 2011), donde la variable de respuesta fue la proporción de esporas activas tras el paso por el tracto digestivo de ambas especies de ratones. La distribución binomial se emplea cuando se conoce el número de éxitos y fracasos; en este caso el número de esporas activas y no activas. El GLM completo incluyó al factor fijo "tratamiento de consumidor" (i.e., consumido por N. alstoni o P. maniculatus y el control).

Resultados

Análisis de la actividad metabólica esporal. La proporción de esporas activas no fue significativamente distinta (F_2,33= 3.00, p= 0.06) entre las cuantificadas tras el paso por el tracto digestivo de ambas especies de ratones (media+desviación estándar: N. alstoni= 0.64+0.074; P. maniculatus= 0.72+0.062) y las del control (0.657+0.108). El tratamiento no fue significativo (F_2,33= 3.00, p= 0.06), es decir, no hay diferencias en la proporción de esporas activas que pasaron o que no pasaron por el tracto digestivo de alguno de los roedores.

Discusión

En este estudio y a través de pruebas experimentales se demuestra que los ratones N. alstoni y P. maniculatus presentan una preferencia inicial de consumo hacia estructuras específicas del hongo R. aff. cuprea, tales como el himenio. Esta aparente preferencia coincide con registros previos para La Malinche, Tlaxcala con respecto a que los esporomas de diversos hongos rusuláceos muestran evidencia de consumo por ratones mayormente en esta estructura (Durán, 2006). Una posible explicación de este patrón, es la presencia en el himenio (laminillas o parte fértil del hongo) de ácidos tales como el oxálico, aconítico, cítrico, málico, succínico y fumárico que producen olores característicos que pueden atraer a los micófagos (Kong, 2003; Ribeiro et al., 2006). Asimismo, se ha sugerido que el sabor también podría ser un estimulante importante para el consumo de esta estructura por los micófagos, ya que una buena parte de la clasificación taxonómica del género Russula se basa en este carácter, donde se han distingido especies con sabores dulces, picantes y amargos (Kong, 2003) . Sin embargo, se requiere de estudios cuantitativos que evalúen los compuestos orgánicos específicos de las especies consumidas por los micófagos y determinar la característica involucrada en la atracción.

Algunos estudios han mostrado que ciertos micófagos pueden enfocar su consumo hacia determinadas partes de los esporomas de hongos epigeos, particularmente Agaricales, tal como ocurre con colémbolos (Hypogatsrura denisana) que consumen mayoritariamente himenios (Sawahata, 2006) o ratones silvestres de los géneros Microtus y Reithrodontomys en cuyos tractos digestivos se encontraron particularmente píleos (Valenzuela et al., 2004) . Sin embargo, no se han realizado pruebas experimentales específicas en micófagos para comprobar una preferencia diferencial de las estructuras que conforman los cuerpos fructíferos de los hongos epigeos. Este experimento representa la primera evidencia al respecto y resalta la necesidad de profundizar en este tópico dadas sus importantes consecuencias ecológicas y evolutivas en la interacción micófago–hongo.

En este estudio, las pruebas de preferencia de consumo y los niveles de micofagia previamente registrados por Durán (2006) en los bosques de La Malinche, resaltan el hecho de que el consumo se enfoca hacia la partel fértil del hongo (himenio), lo cual sugiere a los ratones como potenciales dispersores de esporas. En este sentido, los resultados obtenidos a través de las pruebas de actividad esporal después de su paso por el tracto digestivo de los ratones sustenta completamente esta idea. La resistencia que tienen las esporas ha sido anteriormente demostrada (Claridge et al., 1999; Cork y Kenagy, 1989); sin embargo, resultados similares para el caso de especies epigeas requieren aún más evaluación para establecer una generalidad en el fenómeno. En este estudio se demuestra que el paso por el tracto digestivo de las 2 especies de roedores no tiene un efecto significativo en la actividad metabólica esporal de R. aff. cuprea, sugiriendo que ambas especies de roedores podrían potencialmente dispersar las esporas de este hongo. El resultado coincide con lo encontrado en otras especies de hongos epigeos, tales como S. tomentosus y L. trichodermophora (Sierra, 2007; Castillo–Guevara et al., 2011; Pérez 2011), consumidas por ambas especies de ratones. Por ejemplo, Pérez (2011) informa que la actividad metabólica esporal de S. tomentosus no disminuyó cuando las esporas pasaron por el tracto digestivo de las 2 especies de ratones, e incluso plántulas de P. montezumae inoculadas con estas esporas presentaron mayores niveles de micorrización que aquellas inoculadas con esporas extraídas directamente del himenio. Por ello, tras los resultados encontrados en estos estudios, se sugiere que tanto N. alstoni como P. maniculatus son dispersores de esporas de hongos epigeos al no afectar su actividad metabólica tras su consumo. Sin embargo, la efectividad de dispersión vía consumo de animales respecto a la realizada por el viento, así como el aumento en la efectividad para formar micorrizas requiere aún ser evaluada.

Actualmente, se desconoce el proceso que se lleva a cabo en el tracto digestivo de los roedores para que la actividad esporal no sea inhibida. Sin embargo, tal como lo sugieren Herrera y Pellmyr (2002), el tiempo de residencia, la temperatura del cuerpo, la microbiota en los intestinos, las diferencias anatómicas y del sistema digestivo, por mencionar algunos, son factores que influyen sobre las tasas de retención y el establecimiento potencial de los hongos.

Las consecuencias de la micofagia pueden afectar directamente el mantenimiento de los ecosistemas. Por ejemplo, la micofagia puede contribuir al restablecimiento de micorrizas en zonas perturbadas, ayudando a una rápida regeneración vegetal. Dependiendo del ámbito hogareño del animal micófago, la colonización podría llegar más allá de los límites de las zonas boscosas. Por ejemplo, en zonas boscosas de Oregon, Estados Unidos, Ashkannejhad y Horton (2006) encontraron que el venado cola negra Odocoileus hemionus dispersa esporas de de Suillus y Rhizopogon, lo que ayuda al establecimiento de plántulas de P. contorta en dunas de arena. En la misma región, Frank et al. (2009) demostraron que el ratón P. manicula–tus dispersa esporas de hongos hipogeos promoviendo el establecimiento de plántulas que se encuentran alejadas de las redes miceliares en bosques de Quercus garryana.

Resultados como los mencionados pueden variar si se consideran las diferencias geográficas en la composición de especies de hongos consumidas y el ensamblaje de animales micófagos; sin embargo, resalta la potencial relevancia de la interacción para el mantenimiento de los bosques. En este sentido, el papel de la micofagia podría ser vital para el funcionamiento de los bosques del Parque Nacional La Malinche, dada la importancia de los hongos epigeos micorrízicos en la dieta de los ratones silvestres (Durán, 2006), la movilidad de éstos entre distintos ambientes en la región y el aparente nulo efecto en la viabilidad de las esporas consumidas, lo cual podría estar modulando la dinámica de la interacción entre micorrizas y árboles. La conjunción de estos factores debe ser considerada e incorporada en el planteamiento de programas de restauración y manejo de ambientes boscosos.

Agradecimientos

A Mariana Cuautle, por la ayuda en los análisis estadísticos; Gema Galindo, por la ayuda en laboratorio; Alejandro Kong, por la identificación del hongo y Luis Alberto Salinas, por su valiosa ayuda en el campo. Este trabajo fue financiado por el Programa de mejora del profesorado (Proyecto UATLX–PTC–104 y beca para G. Pérez).

Literatura citada

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