Esporulación: en plantas, en hongos y en bacterias
La esporulación es el proceso mediante el cual un organismo en la naturaleza produce unas estructuras reproductivas y/o de resguardo conocidas como esporas. Se da en muchas especies, siendo particularmente importante en los hongos y en algunas plantas y bacterias. Como podría deducirse de su nombre, la esporulación no es más que el proceso que consiste en la formación de esporas.
Las esporas son unas estructuras de propagación sumamente resistentes, capaces de sobrevivir a distintas condiciones como sequías o inundaciones, calor o frío extremos, falta de nutrientes, etc. Además, son metabólicamente quiescentes lo que significa que, en ausencia de un estímulo favorable, permanecen inactivas (no se dividen).
Una espora consiste básicamente en una estructura unicelular, de origen sexual o asexual, que posee varias capas extracelulares que la protegen, y en cuyo interior se encuentran tanto el material genético del individuo que la produjo como aquellos elementos orgánicos necesarios para restablecer las funciones cuando llega el momento propicio.
Índice del artículo
- 1 ¿Cuál es la función de la esporulación?
- 2 Esporulación en plantas
- 3 Esporulación en hongos
- 4 Esporulación en bacterias
- 5 Referencias
En los organismos donde ocurre, la esporulación puede facilitar dos procesos: la supervivencia frente a condiciones adversas o poco favorables para el crecimiento y el desarrollo y, al mismo tiempo, la dispersión hacia nuevos ambientes, menos hostiles y más abundantes en recursos para explotar.
Los estímulos que disparan el comienzo de este proceso son diferentes para cada organismo, así como también depende de la especie la secuencia de pasos que se desencadenan cuando está presente el estímulo adecuado.
En el reino vegetal puede haber cierta confusión en lo que respecta al concepto de esporulación.
Si bien las células sexuales o gametos de las plantas con flor se conocen como megaspora (la femenina, es decir la ovocélula) y microspora (la masculina, es decir el grano de polen), solo en condiciones in vitro un grano de polen podría producir una planta (genéticamente haploide) y solo esta estructura es verdaderamente resistente.
Por lo tanto, estrictamente hablando, de acuerdo con el concepto que se maneja de una espora, los únicos representantes del grupo de las plantas que producen esporas son los helechos (pteridófitos, plantas vasculares) y los briófitos (plantas no vasculares).
En estas plantas no vasculares la esporulación ocurre en un estadio conocido como el esporofito, donde comienza con la división meiótica de un grupo de células y continúa con varios ciclos adicionales de divisiones mitóticas, produciendo gran número de esporas haploides.
Estas esporas, cuando se encuentran en un ambiente provisto de suficientes recursos hídricos y nutricionales (y en la temperatura adecuada), germinan y producen otras estructuras conocidas como gametofitos, que posteriormente darán lugar a los gametos que se fusionarán para formar otro esporofito diploide (2n).
En el grupo de los helechos la esporulación es muy similar. Algunos individuos producen esporas en el envés de sus hojas, en unas estructuras conocidas como sinangios, que están formadas por múltiples meiosporangios, capaces de producir muchas megasporas haploides (n) por división meiótica.
Cuando estas esporas son liberadas al ambiente, si las condiciones lo permiten, pueden germinar para producir un individuo o estadio conocido como gametofito, del cual se formarán por mitosis las células gaméticas femeninas y masculinas que, una vez que se fusionen, producirán un esporofito capaz de esporular nuevamente.
Los hongos son organismos muy populares en lo que respecta a la producción de esporas. En estos, la esporulación cumple funciones primordiales en la diseminación y multiplicación, pues cada espora funciona más o menos como las semillas de las plantas con flores, es decir, produce un nuevo organismo.
Este proceso ha sido muy estudiado por el hombre, ya que comprender la esporulación de hongos patógenos permite controlar la propagación de enfermedades tanto en animales como en plantas, así como también la contaminación en las industrias alimenticias, por ejemplo.
En estos organismos las esporas pueden ser producidas tanto por la vía sexual (meiosis) como por la vía asexual (mitosis), siendo las esporas asexuales especialmente importantes para la dispersión de muchas especies y las esporas sexuales fundamentales para la preservación o la supervivencia de las especies frente a condiciones adversas.
No obstante, algunos autores señalan que pueden existir tantas estrategias de esporulación como especies de hongos, pues cada grupo tiene una salvedad particular que lo diferencia del otro. Veamos a continuación algunos ejemplos:
Saccharomyces cerevisiae, el hongo unicelular empleado para producir pan y cerveza, ha sido tal vez el más estudiado desde el punto de vista de la esporulación.
En esta especie la esporulación es desencadenada por agotamiento de fuentes nitrogenadas en un medio carente de fuentes de carbono aprovechables para las células. El proceso ocurre en la siguiente secuencia, partiendo de células diploides (2n) en las cuales se está produciendo una división meiótica:
- Se alinean los cromosomas en el plano ecuatorial de la célula, se recombinan y luego estos son segregados hacia los polos.
- Se forman 4 núcleos haploides (n).
- Cada núcleo es rodeado por una envuelta membranal, formando lo que posteriormente serán las esporas (pre-esporas).
- Se ensambla la pared celular alrededor de cada núcleo.
- Se forman cuatro esporas individuales que comienzan el proceso de maduración.
En los hongos filamentosos del género Aspergillus, entre los que destacan aquellos que proliferan sobre algunos alimentos, la esporulación no solo es un producto de la reproducción sexual (como en las levaduras), sino que puede ocurrir también por la vía asexual.
Así, un solo individuo puede producir cientos de esporas por mitosis, amplificando considerablemente su capacidad de dispersión sobre prácticamente cualquier superficie. El proceso puede describirse como análogo al de las levaduras, pero no implica recombinación cromosómica ni división reduccional.
Los hongos multicelulares, esos visibles a “ojo desnudo”, como los champiñones, por ejemplo, también producen esporas y lo hacen a través de sus cuerpos fructíferos. En estos tipos de hongos también hay importantes diferencias entre el origen de las esporas (mitótico o meiótico) y parte de sus características.
Aunque no es una norma para todo el grupo, muchas especies de bacterias producen esporas que les ayudan a sobrevivir cuando las condiciones cambian repentinamente; de hecho, las esporas bacterianas son consideradas de las más resistentes en la naturaleza.
La producción de esporas en las bacterias está restringida al grupo Firmicutes, donde organismos pertenecientes a las clases Bacilli, Clostridia, Erysipelotrichi y Negativicutes han sido los más estudiados en relación con dicho proceso.
Aunque puede variar entre especies, la forma más común de esporulación en bacterias es disparada principalmente por el agotamiento de nutrientes y por un aumento en la densidad celular. En líneas generales, entonces, la esporulación bacteriana puede resumirse en los siguientes pasos:
- Duplicación cromosómica y migración de cada copia hacia polos opuestos de la célula.
- Alargamiento de los extremos celulares, también conocido como formación del filamento.
- Remodelación de la pared y la membrana celulares para envolver a una de las copias cromosómicas (formación de un septo de división dentro del citosol de la célula “madre”).
- División celular asimétrica y formación de una pre-espora dentro de la célula “madre”.
- Maduración de la pre-espora a endospora.
- Y, finalmente, en la célula madre ocurre la activación de las rutas de señalización que llevan a su apoptosis (muerte celular programada) y lisis, liberando la endospora madura.
Algunas bacterias producen una sola espora (son monospóricas) pero existen otras que producen dos o más, dependiendo de la especie. Se ha demostrado que el proceso puede tardar entre 8 y 10 horas, pero esto también es sumamente variable.
La esporulación es un proceso cuidadosamente controlado a nivel genético, lo que significa que distintas señales deben ser percibidas por las células y comunicadas por medio de mensajeros al material genético, con lo que comienzan a transcribirse genes específicos y cesa la transcripción de otros innecesarios.
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