Cuando Hugo Deans, de ocho años, descubrió un puñado de objetos del tamaño de BB cerca de un nido de hormigas debajo de un tronco en su patio trasero, pensó que eran un tipo de semilla. Sin embargo, su padre, Andrew Deans, profesor de entomología en Penn State, supo de inmediato qué eran:agallas de roble o crecimientos de plantas provocados por insectos. Lo que no se dio cuenta de inmediato fue que las agallas eran parte de una elaborada relación entre hormigas, avispas y robles, cuyo descubrimiento cambiaría un siglo de conocimiento sobre las interacciones planta-insecto.

Mirando hacia atrás, Hugo, que ahora tiene 10 años, dice que "pensó que eran semillas y me emocioné porque no sabía que las hormigas recolectaban semillas. Siempre pensé que las hormigas comerían restos de comida y otras cosas de la casa. Entonces me emocioné más". cuando [mi papá] me dijo que eran agallas, porque [mi papá] estaba muy emocionado. Me sorprendió que las hormigas acumularan agallas porque ¿por qué harían eso?"

Según Andrew Deans, quien también es director del Museo Entomológico Frost de Penn State, muchas interacciones entre plantas e insectos están bien documentadas. Por ejemplo, se sabe desde hace mucho tiempo que la mayoría de las especies de avispas "cinípidas" inducen a los robles a producir agallas protectoras, o crecimientos, alrededor de sus larvas para garantizar la seguridad de sus crías en desarrollo. Además, ciertas plantas, incluida la sanguinaria (Sanguinaria canadensis), una flor silvestre nativa de América del Norte, producen apéndices comestibles, llamados elaiosomas, en sus semillas para atraer hormigas, que luego dispersan las semillas llevándolas de regreso a sus nidos. Este último ejemplo se conoce como "mirmecocoria", o dispersión de semillas por hormigas.

"En la mirmecocoria, las hormigas obtienen un poco de nutrición cuando comen los eleosomas, y las plantas dispersan sus semillas en un espacio libre de enemigos", explica Deans. "El fenómeno se documentó por primera vez hace más de 100 años y comúnmente se enseña a los estudiantes de biología como un ejemplo de interacción planta-insecto".

La nueva investigación del equipo, iniciada por el descubrimiento de agallas cerca de un nido de hormigas por parte de Hugo, reveló un tipo mucho más complejo de mirmecocoria, que combinaba la interacción avispa-agallas de roble con la interacción apéndice comestible-hormiga.

"Primero, observamos que, si bien estas agallas normalmente contienen una 'gorra' carnosa de color rosa pálido, las agallas cerca del hormiguero no tenían estas gorras, lo que sugiere que tal vez las hormigas se las comieron", dice Deans. "En última instancia, esto nos llevó a descubrir que las avispas de las agallas manipulan los robles para producir agallas y luego dan un paso más y manipulan a las hormigas para llevar las agallas a sus nidos, donde las larvas de avispas pueden protegerse de los depredadores de las agallas o recibir otros beneficios. Esto la interacción de múltiples capas es alucinante; es casi difícil entenderlo".

Los hallazgos del equipo publicados en la revista American Naturalist .

Investigando la interacción

Para comprender mejor la interacción, los investigadores realizaron una serie de experimentos de campo y laboratorio. En primer lugar, para determinar si, al igual que los eliaosomas, las agallas de roble, que los investigadores llamaron kapéllos (en griego, "gorra"), eran realmente comestibles y atractivas para las hormigas, el equipo observó directamente las agallas de roble en colonias de hormigas en la naturaleza en el oeste de New York y el centro de Pensilvania. Además, instalaron cámaras de video para capturar interacciones adicionales entre animales y agallas. En ambos lugares vieron hormigas que transportaban agallas a sus nidos. Dentro de los nidos, se quitaron todas las tapas comestibles, mientras que las agallas permanecieron intactas.

En un segundo conjunto de experimentos para determinar si los kapéllos funcionaban de manera similar a los elaiosomas, los investigadores investigaron la preferencia de las hormigas por las agallas de roble frente a las semillas de sanguinaria. Establecieron estaciones de cebo para semillas/agallas y observaron que las hormigas eliminaban la misma cantidad de semillas y agallas, lo que sugiere que no hay diferencia en la preferencia de las hormigas.

A continuación, los científicos realizaron un experimento de laboratorio para documentar si las hormigas acumulaban agallas debido a sus nutritivos kapéllos. Establecieron tres tratamientos de placas de Petri, que contenían agallas enteras, cuerpos biliares sin kapéllos o kapéllos sin cuerpos biliares, junto con un plato de control que contenía un tipo diferente de agalla que no tenía un apéndice comestible. Introdujeron hormigas en las placas de Petri. Descubrieron que el interés de las hormigas no difería entre las agallas de control y las agallas de tratamiento sin kapéllo, las cuales carecían de componentes comestibles. Por el contrario, el interés de las hormigas fue mayor por las agallas con kapéllos intactos y por los kapéllos solos que por las agallas de control.

"Demostramos que las agallas con sombreros eran mucho más atractivas para las hormigas que las agallas sin sombreros y que los sombreros por sí mismos también eran atractivos para las hormigas", dice John Tooker, profesor de entomología. "Esto sugirió que las gorras deben haber evolucionado como una forma de atraer a las hormigas".

Finalmente, el equipo preguntó:"¿Qué tienen los kapéllos que los hacen tan atractivos para las hormigas?" Según Tooker, la química de los elaiosomas está bien estudiada y se sabe que contiene ácidos grasos nutritivos. Por lo tanto, el equipo comparó las composiciones químicas de los kapéllos con los elaiosomas y descubrió que los kapéllos también contenían ácidos grasos saludables.

"Los ácidos grasos que abundan en las vesículas biliares y los eliosomas parecen imitar a los insectos muertos", dice Tooker. "Las hormigas son carroñeras que intentan encontrar y agarrar cualquier cosa que sea adecuada para llevar de vuelta a su colonia, por lo que no es un accidente que las tapas biliares y los eleosomas tengan ácidos grasos típicos de los insectos muertos".

¿Qué fue primero?

La última pregunta, y según los investigadores, la más intrigante que se planteó el equipo fue:"¿Qué fue primero en el tiempo evolutivo? ¿La interacción del elaiosoma o la interacción de las agallas?"

"Dado que la mirmecocoria se describió hace más de un siglo y ha sido bien investigada y enseñada en las escuelas, uno podría suponer que la interacción del elaiosoma fue lo primero, pero esa suposición puede ser incorrecta por varias razones", dice Robert J. Warren II, profesor de biología, SUNY Buffalo State.

Una de las razones, explicó, es que las plantas mirmecócoras, como las sanguinarias, comprenden solo un porcentaje muy pequeño de todas las especies de plantas y, por lo tanto, es posible que no contribuyan con suficientes recursos alimentarios para impulsar la selección natural en las hormigas. Las agallas del roble, sin embargo, son muy abundantes. De hecho, dice Warren, alguna vez fueron tan abundantes que se usaban regularmente para engordar ganado.

"Si estas agallas fueran tan abundantes y evolucionaran esta táctica de hacer crecer este gorro hace miles de años, eso podría haber sido un fuerte impulsor de la selección natural en las hormigas", dice Warren. "Podría ser que las hormigas estuvieran acostumbradas durante mucho tiempo a recoger agallas con gorras, y luego, cuando las flores silvestres de primavera comenzaron a producir semillas que tenían un apéndice comestible, las hormigas ya estaban predispuestas a recoger cosas con un apéndice de ácido graso".

Deans señaló que el equipo recibió recientemente una subvención para realizar un trabajo filogenético para investigar más a fondo cuál de estas interacciones se produjo primero en el tiempo evolutivo.

"Comprender cómo evolucionaron estas interacciones y cómo funcionan ayuda a desenredar un poco más la complejidad de la vida en la Tierra", dice.

Sobre cómo se sintió contribuir a un descubrimiento tan importante, Hugo dice:"Apuesto a que otros niños han hecho descubrimientos similares, pero nunca supieron cuán importantes podrían ser. Me siento muy feliz y orgulloso de saber que fui parte de un importante descubrimiento científico". Es extraño pensar que solo unas hormigas recolectando lo que pensé que eran semillas fue en realidad un avance científico importante".

Cuando se le pregunta si quiere ser entomólogo como su papá cuando sea grande, dado que ya hizo su primer descubrimiento científico, Hugo dice "no realmente. Quiero ser diferente... único... cuando sea grande". " + Explora más

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