Como bien dice mi amigo Régulo, los líquenes (esos expertos colonos frecuentemente olvidados) tienen mucho que enseñarnos todavía.  Por ello quiero exponer una sucinta bioprospección de las actividades biológicas de los líquenes y de sus metabolitos,en esta vuelta de vacaciones para luego finalizar en último post con una indicación de las rutas bioquímicas en las que se sintetizan y agrupan estos metabolitos y otro, de los líquenes como bioindicadores.

De acuerdo con los conocimientos farmacológicos actuales, las sustancias liquénicas testadas pueden clasificarse por su:

• actividad antibiótica (Ingolfsdottir et al., 1985), Los primeros estudios cuantitativos los desarrolló Burkholder et al. (1948) enredado en su lucha contra el Staphylococcus aureus y Bacillus subtilis; el 52% de ellas inhibían el crecimiento de uno, o de ambos. Hoy se sabe que la acción antibiótica se ejerce preferentemente sobre bacterias Gram-positivas y que esta se relaciona con la presencia de derivados fenólicos. 

Destaca el ácido úsnico y sus derivados, por su capacidad para modificar la estructura de las proteínas bacterianas, lo que lleva a la alteración de determinadas capacidades de las células infectivas (cambios de la permeabilidad de la pared y membrana, pérdida de actividades enzimáticas y capacidad metabólica…). Así el ácido (-)-úsnico interfiere los procesos asociados a la fosforilación oxidativa y en la conformación de la estructura espacial de las paredes bacterianas. También presenta una capacidad para inhibir la fusión nuclear del DNA en las células animales.

Químicamente, la esterificación de éste compuesto con acético en los hidroxilos libres de los anillos A y B permitió alcanzar un 50% de efectividad contra el Mycobacterium tuberculosis avium.  Otros derivados como el hidróxido de benzilidimetil-(2-[2[9p-1,1,3,3) tetrametilbutil-fenoxietoxi] etilamonio consigue buenos resultados contra la mastitis (veterinaria). En Alemania se comercializan mezclas de ácidos úsnico y evérnico o ácidos úsnico, fisódico y fisodálico para tratamientos dérmicos. 

 Los dibenzofuranos, estructuralmente relacionados con los ácidos úsnicos, muestran una capacidad de amplio espectro frente a  bacterias.  Así el ácido dídimico  funciona bien frente a Staphylococcus aureus y M. tuberculosis.

• Capacidad antitumoral-mutagénica. Depsidonas tales como los ácidos fumar-protocetrárico, protocetrárico, cetrárico, protoliquestérico, liquestérico y usneico obtenidos a partir de Cetraria y Usnea. Takai et al., 1979; Shibamoto et al., 1984 resumen esta actividad.  Hirayama et al., 1980 trabajando con el ácido polipórico y otros ácidos liquénicos y sus productos de degradación encontraron su capacidad antitumoral frente a distintos carcinomas. En especial, los ácidos nefrosterínico y protoliquesterínico (lactonas metilénicas) se mostraron como los más eficaces frente al carcinoma de Erlich. También la vernolepina y la elefantopina muestran la citada actividad antitumoral.  
• inhibidor del VIH de inmunodeficiencia humana, de gran interés actual. Nakanishi et al., 1998; Neamati et al., 1997; Hirabayashi et al., 1989, inician su investigación al final de los años 60. Actualmente se centran en el estudio de los polisacáridos liquénicos y su posible actividad antitumoral.  Hirabayashi et al. nos muestra que un polisacárido sulfatado, el GE-3-S, tiene una capacidad inhibidora, “in vitro” de la replicación del VIH. 
• inhibidores enzimáticos y del crecimiento (Umezawa et al., 1983; García et al., 1980; Shibuya et al., 1983; Higuchi et al., 1992).  Es el caso de la atranorina (mas efectivo) y del ácido difractárico, que afectan a la membranas mitocondrial de la Leishmania chagasu, (agente etiológico del Kala-azar en América) inhibiendo su crecimiento (Jota et al.  1998). 
• con actividad analgésica y antipirética Es el caso del ácido úsnico y ciertos derivados del mismo con acción similar al paracetamol o al ibuprofeno (Hüneck, 1978).

En cuanto al significado químico-ecológico, las sustancias liquénicas podrían definirse como alomonas.  Las principales acciones que producen ventajas adaptativas para los líquenes, alejando o eliminando a sus predadores o competidores ocupacionales son las siguientes:

• Actividad alelopática. Los líquenes se protegen de otras plantas competidoras, defendiendo su espacio de ocupación potencial, dado su lento crecimiento. Ello lo consiguen excretando las sustancias liquénicas que, por lixiviado, son enviadas a su entorno cercano, donde inhiben el desarrollo de plantas inferiores y superiores (Hess, 1960; Whiton et al., 1982; Whiton et al, 1984; Ingolfsdottir et al., 1985; Nishitoba et al., 1987; Marante et al., 2003; Romagni et al., 2004).  Así encuentran una forma para ampliar su superficie de colonización. 
• Actividad fago-inhibidora. Las sustancias liquénicas actúan como inhibidoras de la masticación en herbívoros (Ahad et al., 1991; Emmerich et al., 1993; Giez et al., 1994; Stuelp-Campelo et al., 1992). Además, saben mal (grado de palatabilidad negativo) y/o son tóxicas para muchos consumidores potenciales.   El ácido vulpínico procedente de Letharia vulpina se ha empleado tradicionalmente en el norte de Europa como veneno para lobos. Pero su acción se hace extensiva a insectos y moluscos.    El ácido secalónico D, es un metabolito teratogénico, que inhibe a la proteína quinasa C, una proteín-quinasa AMPc dependiente.  Provoca peritonitis en ratas y un aumento de la permeabilidad vascular en la cavidad abdominal.  
• Actividad alergénica. Numerosos dépsidos, depsidonas y derivados del ácido úsnico actúan como factores alergénicos (Brasch et al., 1991; Ehret et al., 1992; Hausen et al., 1993) alejando de su presencia a pequeños animales potencialmente predadores. Wennersten y cols. mostraron su capacidad fotosensibilizadora para generar lesiones foto-oxidativas en membranas. La atranorina y el ácido estítico actúan sobre la piel humana, lo que les convierte alergenos de contacto. (Reflexión. ¿Han pensado en la forma de aplicación –generalizada- de las técnicas de limpieza y recuperación de los edificios antiguos, asociada a este apartado?).  Lo que se remueve son fundamentalmente líquenes.  Saquen la lupa y miren de cerca. 
• Actividad fotoprotectora. Las sustancias liquénicas aromáticas absorben las radiaciones UV (Fernández et al., 1996; Rancan et al., 2002; Hidalgo et al., 2002;), con lo que protegen al ficobionte algal de este tipo de iluminación evitando por un lado un excesivo flujo fotónico (al igual que lo desarrollan los b-carotenos en las plantas superiores) y permitiendo la estabilización de las clorofilas dentro de su organización fotocaptadora (Rundel, 1978; Lawrey, 1986). Esto presenta una aplicación farmacológica como fotoprotectores potenciales de nuestra piel.  

Como nota de interés, para quienes los amantes de la cultura del perfume (ahora que pasó el día del padre y se acerca el de la madre) les contaré que los extractos de dos líquenes, Evernia prunastri y Pseudevernia furfuraceae, constituyen una mezcla de aceites esenciales cuyo olor (el de los musgos) nos trae a la cabeza imágenes televisivas y quizás algún recuerdo de aventurillas pasadas.  Constituido por borneol, cineol, geraniol, citronelol, derivados del alcanfor, naftaleno, orcinol, y de ésteres del ácido orselínico.  Jo, hasta la memoria olfativa lleva nombres de sustancias liquénicas. Un amor…

Esto de volver de vacaciones da energía.  El post va dedicado a los que no ven a los líquenes, y para regocijo de sus amantes… seguidores o perseguidores, según sea vea.

Saludos cordiales,

En un post anterior, hablamos de la importancia del pH del suelo desde diversos puntos de vista. Hoy abundaremos sobre su importancia en la nutrición vegetal, es decir en la asimilación de los nutrientes por las plantas. De nuevo, se trata de un post destinado a los estudiantes, que no será de interés para los profesionales, que deben dirigirse a los post al respecto de Salvador González Carcedo.

Compost: Fertilizante Orgánico

En los ecosistemas naturales, los elementos químicos esenciales que las plantas absorben de las soluciones del suelo para nutrirse, son reincorporados al medio edáfico cuando sus restos muertos (necromasa) se descomponen en ese gran reactor metabólico que resulta ser el suelo. Sin embargo, en los agroecosistemas la dinámica natural del medio edáfico se encuentra muy perturbada debido a la extracción de biomasa (y de sus elementos minerales asociados), las labores agrícolas, la adicción de fertilizantes, etc. Del mismo modo, los pesticidas deterioran las comunidades edáficas naturales y su potencial para mineralizar y humificar la necromasa. Si los nutrientes extraídos con la biomasa no son restaurados, el suelo se empobrece y pierde gran parte de su fertilidad, por lo que la producción agrícola y pastoral se ven seriamente amenazadas.  

El crecimiento vegetal depende de diversos factores limitantes, tales como lo son el agua, la luz solar y numerosos elementos químicos esenciales para el desarrollo de las plantas. Entre estos últimos destacan el nitrógeno, fósforo y potasio. Por tanto, con vistas a mantener la productividad de los suelos agrícolas se añaden periódicamente productos químicos solubles en agua, es decir los fertilizantes, que restauren los extraídos al cosechar los cultivos. Como es lógico, los fertilizantes más habituales son denominados “NPK” (abreviaciones de los tres elementos previamente aludidos). Estas enmiendas inorgánicas actúan con mayor rapidez, pero su acción es breve comparada con las de las orgánicas.

En la etiqueta de un fertilizante inorgánico, por ejemplo, 10, 20, 20, indica las concentraciones relativas de nitrógeno, fósforo y potasio respectivamente. A los fertilizantes orgánicos solemos denominarlos abonos, siendo frecuente las enmiendas en base a estiércol de diferentes especies de ganado, residuos de cultivos, harina de huesos, materia compostada, etc. Estos últimos son mucho más complejos y variables que los inorgánicos en lo que respecta a su composición, aunque como hemos señalado su acción es lenta y temporalmente prolongada. Tienen adicionalmente la ventaja de restaurar la perdida de carbono orgánico y la estructura del suelo, lo cual mejora de paso las propiedades físicas del medio edáfico.  

Consumo de fertilizantes en el mundo

El pH de las soluciones del suelo, en su área de contacto con las raíces, es decir, la rizosfera, repercute sobre la nutrición vegetal de varias maneras, entre las que cabría destacar: 

El pH puede afectar la disponibilidad de los nutrientes en distinto grado y forma. Simplificando mucho, podemos decir que los sistemas radiculares de los vegetales absorben los nutrientes que se encuentras disueltos en el agua del suelo. Valores extremos de pH, ya por acidez, exceso de calcio o alcalinidad, pueden provocar la precipitación de ciertos elementos químicos con lo que permanecen en forma no disponible para las plantas. Cuando se trata de nutrientes esenciales, resulta obvio señalar que la especie vegetal padecerá problemas para alimentarse, por lo que se afectará negativamente a su desarrollo y producción. En el caso de los cultivos tal hecho puede arruinar las cosechas, si no se adoptan medidas correctoras.   

Fertilizantes Inorgánicos

Del mismo modo, el pH también puede repercutir en el proceso fisiológico de la absorción de los nutrientes por parte de las raíces. Todas las especies vegetales presentan unos rangos característicos de pH entre los cuales su absorción resulta óptima. Fuera de tales umbrales, la absorción radicular se ve entorpecida. Cuando los valores del pH se desvían en demasía de su óptimo, el sistema radicular puede deteriorarse o generarse toxicidad en la planta, debido a una asimilación excesiva de elementos químicos dañinos (fitotóxicos), como ocurre con el aluminio a pH muy ácidos.

Como ya mentamos en el post anterior, los medios áridos y semiáridos, en los que además abundan los suelos ricos en bases y/o salinos y las aguas de riego con pH superiores a 7.5, no debe extrañar que la asimilación de los nutrientes cuya solubilidad se ve afectada por tales ambientes iónicos (nutrientes como fósforo, hierro y manganeso) no sea la idónea para la producción de muchos cultivos. De hecho, la clorosis férrica es considerada como un grave problema en muchas regiones del mundo. Por tanto, se requiere ajustar el pH del suelo hacia valores adecuados, con vistas a corregir estados carenciales de fósforo, hierro y manganeso, es decir nutricionales.

Existe una gran variedad de factores que afectan al pH de la solución del suelo, siendo uno de los más importantes la relación o razón de absorción de nutrientes cargados negativamente (aniones) y positivamente (cationes). En general, un exceso de en la absorción de cationes sobre aniones, genera un descenso del pH, mientras que en el caso opuesto se induce su incremento. Mostremos el caso de un nutriente vital y necesario en dosis considerables para la producción de los cultivos, como es el nitrógeno.

El nitrógeno, puede ser aportado a la planta como catión amonio (NH4+) o como anión nitrato (NO3-). Resulta que la relación existente entre estas dos formas nitrogenadas en la solución de nutrientes puede cambiar de formas opuestas el pH previo a la enmienda. Las raíces modifican con facilidad el ambiente iónico (pH) en su rizosfera colindante con vistas a poder incrementar su potencial para la captación de los nutrientes, aumentando su “biodisponibilidad”. Cuando la planta absorbe preferentemente cationes (NH4+), se induce un exceso de carga negativa que la propia planta intenta neutralizar segregando cationes hidrógeno (H+), con lo que el pH de la solución desciende. Inversamente, sí se absorben preferentemente aniones (NO3-), las raíces liberan iones hidroxilo (OH-) o iones bicarbonato (HCO3-), intentando mantener la neutralidad eléctrica en la superficie de la raíz, con lo que el pH de la solución tiende a incrementarse. Cuando que las cantidades de amonio asimilados por la planta superan un cierto umbral puede resultar tóxico, generando a la par interacciones, a veces no deseadas, con otros cationes (como por ejemplo, calcio, potasio y magnesio). Por tanto, un adecuado balance en la relación NH4+/NO3- puede resultar esencial para sostener una adecuada nutrición vegetal.  

Del mismo modo, el hierro, que es el elemento esencial cuya solubilidad es muy sensible  respecto al pH y sus cambios, a menos que se realicen enmiendas del mismo en forma de quelatos. Su biodisponibilidad para la planta resulta ser generalmente menor del 50% por encima de pH 7, mientras que a pH 8 no puede ser asimilado, por cuanto precipita en forma de hidróxido férrico Fe(OH)3. Por el contrario, por debajo de pH 6.5, más del 90% de este elemento permanece disuelto y disponible para ser absorbido por los sistemas radiculares de las plantas. El manganeso sigue una dinámica similar al hierro.

Por tanto, podemos concluir que entre los valores de pH del suelo de 5.0-6.5, la mayor parte de los nutrientes suelen estar en forma de especies químicas directamente asimilables para la mayor parte de los vegetales. Sin embargo, cuando se exceden los valores de pH 6.5, la formación de precipitados puede causar importantes problemas de nutrición vegetal, mientras que para  pH inferiores a 5 el sistema radicular corre graves riesgos de ser dañado.

Continuara……

Juan José Ibáñez