Los científicos revelan el origen de las asociaciones entre plantas y hormigas hace 135 millones de años

Un nuevo estudio ha descubierto que tanto los helechos como las plantas con flores evolucionaron nuciprísticamente al mismo tiempo hace unos 135 millones de años, lo que sugiere una evolución paralela en sus relaciones mutualistas con las hormigas, lo que tiene importantes implicaciones para comprender la evolución de las plantas y las interacciones entre especies. Crédito: Universidad de Tennessee, Knoxville

Los investigadores descubrieron que los helechos, al igual que las plantas con flores, desarrollaron nectarios para atraer a las hormigas guardianas hace unos 135 millones de años. Esta adaptación evolutiva se produjo cuando los helechos se trasladaron del suelo del bosque a la copa de los árboles, mostrando caminos evolutivos paralelos a las plantas con flores.

Las colaboraciones entre diferentes campos de investigación pueden dar lugar a avances y descubrimientos sorprendentes. Asimismo, las colaboraciones entre especies puede impulsar desarrollos evolutivos inesperados que sean mutuamente beneficiosos.

Por ejemplo, algunas plantas han logrado reclutar hormigas guardaespaldas. Producen néctar azucarado en sus hojas que atrae a las hormigas, luego estas hormigas mercenarias muy territoriales y agresivas patrullan «sus» plantas y pican o muerden a los herbívoros que intentan comérselas.

Estas relaciones están bien documentadas en plantas con flores, pero también ocurren en helechos sin flores. Esta es una noticia extraña para los investigadores, ya que durante mucho tiempo se pensó que los helechos carecían de alcantarillas para interacciones bióticas tan complejas.

Hallazgos de la investigación de helechos

Jacob Suissa, profesor asistente en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UT, trabajó con colegas de la Universidad de Cornell, incluida la experta en helechos Fay-Wei li y la experta en hormigas Corrie Moreau, para investigar cómo se desarrolló este fenómeno a lo largo de los milenios. Recientemente publicaron los hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza sobre la cronología evolutiva y los factores subyacentes de esta asociación entre especies.

«Los nuevos elementos de este trabajo son dobles», explicó Suissa. «Primero, descubrimos que los nectarios (las estructuras que producen néctar azucarado para atraer a las hormigas protectoras) evolucionaron en los helechos y las plantas con flores aproximadamente al mismo tiempo».

Esto sucedió hace unos 135 millones de años, lo que coincide con el surgimiento de asociaciones planta-hormiga en el Cretáceo período.

Implicaciones evolutivas

«Este momento es bastante espectacular ya que es muy tarde en la historia evolutiva de los helechos, casi 200 millones de años después de su origen», dijo Suissa. «Pero todavía es muy temprano en la historia evolutiva de las plantas con flores, casi en el comienzo de su origen en el Cretácico».

El segundo elemento nuevo es cómo sucedió todo. Los helechos originalmente florecieron como plantas terrestres y crecían en el suelo del bosque. Hicieron una transición importante en la era Cenozoica, hace unos 60 millones de años, y se convirtieron en plantas epífitas o arbóreas.

Aprendieron algunos hábitos nuevos a lo largo del camino.

«Descubrimos que a medida que los helechos abandonaron el suelo del bosque y se trasladaron al dosel, ya sea como epífitas, trepadoras o helechos arbóreos, explotaron las interacciones existentes entre las plantas y las flores de las hormigas y los n-asesinos que han evolucionado», dijo Suissa.

Esto presenta una dinámica curiosa en la historia ecológica y evolutiva de estos dos linajes de plantas. Los helechos y las plantas con flores se separaron de un ancestro común hace más de 400 millones de años, pero luego alcanzaron su ritmo en paralelo con la evolución de su néctar y el compromiso mutuamente beneficioso entre las hormigas.

«Esto sugiere que puede haber algunas ‘reglas de vida’ que gobiernan la evolución de los polinizadores que no son flores y el mutualismo hormiga-planta», dijo Suissa. «Este trabajo puede ayudar a futuras investigaciones al proporcionar el marco evolutivo o los antecedentes para el análisis ecológico, de desarrollo o genómico».

Referencia: «La evolución convergente de los nectarios de helechos facilitó el reclutamiento independiente de hormigas guardaespaldas por parte de las plantas con flores» por Jacob S. Suissa, Fay-Wei Li y Corrie S. Moreau, 24 de mayo de 2024, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41467-024-48646-x

El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.