Los endófitos, del griego endon (dentro) + phyton (vegetal), son microorganismos que pueden ser detectados en un momento determinado en el interior de los tejidos de una planta sin producir síntomas visibles en ellos. Es cierto que las bacterias y hongos fitopatógenos, las bacterias productoras de nódulos fijadores de nitrógeno atmosférico y los hongos de la micorriza desarrollan un modo de vida endófito durante parte de su ciclo vital pero, sensu stricto, no se contemplan en la definición anterior.

Hoy en día se admite que, con toda probabilidad, todas las plantas albergan una asombrosa diversidad de comunidades endófitas. Estos microbiomas (el conjunto de microorganismos y de su material genético colectivo) ocultos en el interior de los vegetales parecen desempeñar un papel relevante, aunque poco conocido, en el estado fitosanitario de su anfitrión (en biología se utiliza el término huésped), en su desarrollo y en su adaptación a diversos tipos de estrés.

La investigadora de la Universidad de California en Merced, Dra. Carolin Frank, ha llegado a manifestar “When I look at a forest, I don’t see trees, I see all these fascinating microbes.” Quizás sea una expresión algo exagerada, pero si nuestros ojos actuasen como potentes lentes de aumento comprobaríamos que la imagen que describe la Dra. Frank es muy real. Nuestro conocimiento sobre la diversidad, abundancia y complejidad de los microbiomas endófitos empieza a sernos revelado poco a poco.

En ello están jugando un papel fundamental el empleo de técnicas metagenómicas, así como el uso de aproximaciones que no dependen del tradicional cultivo microbiológico. Estas potentes metodologías nos muestran que las comunidades endófitas son mucho mayores y complejas de lo que hasta ahora suponíamos. Es importante subrayar que el simple aislamiento de microorganismos a partir de tejidos vegetales concienzudamente desinfectados en superficie, no deber ser el único criterio utilizado para considerarlos como endófitos. La indubitada capacidad de colonización endófita de un microorganismo debe demostrarse mediante técnicas de microscopía.

En el caso concreto de bacterias con capacidad de colonización endófita, la ruta principal de penetración hacia el interior de los tejidos vegetales comienza en las raíces, aunque también pueden hacerlo a través de hojas, tallos, flores o cotiledones. En 1887, Victor Galippe fue el primero en formular la hipótesis de que el suelo era el lugar de procedencia de las bacterias endófitas que él afirmaba detectar en el interior de diversos vegetales. Sin embargo, tanto la existencia de bacterias dentro de una planta como la procedencia pedológica de aquéllas fueron ideas muy contestadas, pues se consideraba que las plantas sanas estaban exentas de microbios.

Invasores no hostiles

El tiempo y las evidencias acumuladas posteriormente dieron la razón al médico francés. La invasión de las raíces puede ocurrir de forma pasiva a través de roturas, heridas o puntos de emergencia de raíces laterales. Si la penetración sucede por mecanismos activos, la adhesión y entrada tiene lugar preferentemente por las zonas de diferenciación y/o elongación de la raíz o por los espacios intercelulares de la epidermis radical. Sin embargo, estos procesos son poco conocidos aún. Nuestros trabajos, han demostrado que los pelos radicales juegan un papel significativo en la colonización endófita de raíces de olivo por diversas cepas del género bacteriano Pseudomonas. Sin embargo, poco sabemos sobre cómo ocurre la penetración de estas células especializadas, ni cómo las bacterias se desplazan y establecen en tejidos más profundos de la raíz, ni si la entrada ocurre de forma activa o pasiva.

Vivir en el interior de los tejidos vegetales significa estar adaptado a un ambiente que proporciona una fuente constante y segura de nutrientes, así como una menor exposición a los diversos estreses que habitualmente reinan en el exterior, por ejemplo en el suelo. Los endófitos han tenido por tanto que evolucionar para adaptarse a una suerte de ‘safe heaven’, aunque desconocemos casi todo acerca de cómo ha sucedido dicha adaptación. Como peaje por vivir en un ambiente más seguro, los endófitos tuvieron que desarrollar estrategias para evadir o modular las diversas respuestas defensivas que las plantas despliegan para contrarrestar el ataque e invasión por parte de la multiplicidad de microorganismos con los que continuamente interaccionan, sobre todo los de índole dañina.

Poco se sabe sobre cómo los endófitos son capaces de superar dichas respuestas defensivas y ser así ‘considerados’ por su huésped como invasores no hostiles. Pero sí se ha demostrado que la colonización y establecimiento de bacterias endófitas inoculadas de forma artificial provoca en la planta huésped cambios importantes, tanto locales como sistémicos, en su transcriptoma (el conjunto de genes que se expresa en un determinado momento). Muchos de estos cambios están relacionados con respuestas defensivas a diversos tipos de estrés y el endófito, de una manera u otra, parece ser capaz de sortearlas.

¿Qué es lo que define al modo de vida endófito? Esta pregunta tampoco tiene una respuesta clara. Un nicho ecológico que, por una parte, proporciona nutrientes pero que, por otra, resulta hostil por las respuestas defensivas que en él operan, debe propiciar las dos fuerzas motrices principales para seleccionar los fenotipos microbianos mejor adaptados a dicho ambiente. El análisis comparado de genomas de bacterias que son capaces de desarrollar estilos de vida endófitos puede ayudarnos a identificar dichos caracteres.

Por ejemplo, los sistemas de secreción de tipo III se han detectado de forma poco frecuente hasta ahora entre bacterias endófitas, al contrario que los de tipo VI. Además de portar estos dos sistemas de secreción, el genoma de Pseudomonas fluorescens PICF7, una bacteria endófita de raíces de olivo, también codifica, entre otros genes candidatos potenciales de contribuir al modo de vida endófito, para diversas proteínas de adhesión, para genes relacionados con la síntesis de compuestos implicados en desintoxicación, o para el de la enzima aminociclopropano-1-carboxilato (ACC) deaminasa, implicada en la reducción del nivel de la hormona de estrés: el etileno. Determinar la implicación de estos genes son tareas que nos mantendrán ocupados durante algún tiempo.

El crecimiento vegetal

Desde un punto de vista práctico, los endófitos bacterianos suscitan un creciente interés debido a las numerosas aplicaciones que tienen, entre otros campos, en el de la biotecnología agrícola. Otras aplicaciones están relacionadas con su capacidad para producir un amplio repertorio de metabolitos de interés en biomedicina (p.ej. antibióticos, compuestos antitumorales, agentes antiinflamatorios, etc.). Entre las características beneficiosas asociadas al modo de vida endófito, la promoción del crecimiento vegetal y el control de enfermedades que afectan a los cultivos tienen una significación especial, sin bien los mecanismos implicados en ambos fenómenos necesitan ser aclarados en la mayoría de los casos.

La promoción del crecimiento vegetal mediada por bacterias y hongos beneficiosos, incluidos los de modo de vida endófito, puede obedecer a mecanismos directos o indirectos. La promoción directa del crecimiento vegetal puede deberse al aporte o movilización de [micro]nutrientes (bio-fertilización) y/o de fitohormonas (fito-estimulación). La promoción indirecta del crecimiento vegetal puede ser consecuencia de la supresión de los efectos causados por microorganismos deletéreos. En este caso, los mecanismos que pueden operar son diversos, yendo desde el antagonismo o antibiosis directa frente al patógeno, hasta la competencia por nutrientes o espacio, o hasta la estimulación de las capacidades defensivas de la planta huésped.

El crecimiento vegetal también puede estimularse aliviando el estrés causado por diversos agentes abióticos tales como la presencia en el suelo de compuestos contaminantes o metales pesados (fito-remediación), o el debido a situaciones de estrés hídrico o salino. En este sentido, la síntesis de ACC deaminasa por bacterias endófitas podría proporcionar un mayor nivel de tolerancia a estreses experimentados por las plantas con las que viven en íntima asociación.

Las cuestiones que aún quedan por elucidar relativas al cómo, cuándo y por qué ciertos microorganismos se establecen de forma endófita son muchas. Básicamente podrían compendiarse en dos: ¿Cuáles son las fuerzas motrices que operan para construir una comunidad endófita? y ¿Qué hace el microbioma endófito por la planta que lo alberga? Conocer las respuestas a estas preguntas es crucial para aprovechar todo el potencial que, como herramientas biotecnológicas naturales y sostenibles, pueden desplegar los microbios endófitos. El camino para ello, sin lugar a dudas, empieza a ser desbrozado.