Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Washington en San Luis y el Jardín Botánico de Misuri ha descubierto una sorprendente diversidad en los bosques tropicales. Los bosques no solo están poblados por una cantidad asombrosa de especies arbóreas, sino que cada una de ellas adopta un enfoque químico diferente, lo que aumenta la gama de compuestos naturales que desempeñan funciones importantes para las plantas, y potencialmente para los humanos.
por Chris Woolston, Universidad de Washington en St. Louis
La investigación ayudó a esclarecer las fuerzas ecológicas y evolutivas que convierten a los bosques tropicales en focos de biodiversidad. Si bien el equipo no buscaba específicamente compuestos útiles para los humanos, sus hallazgos subrayan el valor de los bosques tropicales como fábricas naturales de sustancias químicas vegetales que podrían tener importantes usos en la medicina y otros campos, afirmó Jonathan Myers, profesor de biología en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington. «Las plantas tropicales producen una enorme diversidad de sustancias químicas con implicaciones prácticas para la salud humana».
El estudio fue publicado en la revista Ecology y dirigido por David Henderson, Ph.D. ’23, ex estudiante de posgrado en ecología y biología evolutiva. También colaboraron los investigadores del Jardín Botánico de Missouri, Sebastián Tello, Leslie Cayola y Alfredo Fuentes; el ecólogo químico Brian Sedio, de la Universidad de Texas en Austin; y los ecólogos Belén Alvestegui y Nathan Muchhala, de la Universidad de Missouri-St. Louis.
Mediante espectrometría de masas , una tecnología que permite identificar y contar moléculas individuales en una muestra, los investigadores descubrieron una gran cantidad de compuestos químicos. «Identificamos más de 20.000 metabolitos únicos en muestras de hojas de 470 especies de árboles», afirmó Myers. «Es un nivel de diversidad química asombroso».
Más de un tercio de estos compuestos eran terpenoides, una clase de sustancias químicas naturales que las plantas utilizan para combatir insectos y enfermedades. Como ingredientes en productos farmacéuticos, los terpenoides también han demostrado ser prometedores en la lucha contra el cáncer, el alivio de la inflamación y la eliminación de virus y bacterias dañinos. Aproximadamente una cuarta parte de los compuestos eran alcaloides, una clase de sustancias químicas vegetales que constituyen la base de muchos medicamentos, como analgésicos, antipalúdicos y tratamientos contra el cáncer.
La notable diversidad química de los bosques tropicales resalta la necesidad de estudiar y proteger estos puntos críticos biológicos, afirmó Myers. Él y sus colaboradores han aportado datos de este proyecto para ayudar a crear una base de datos global de compuestos químicos identificados en plantas. «Con esta base de datos, los investigadores podrían buscar sustancias químicas únicas que podrían tener un valor real para la sociedad», concluyó.
En el último estudio, Myers y su equipo analizaron la diversidad de especies arbóreas y metabolitos foliares en parcelas de bosque húmedo y estacionalmente seco, muestreadas a diversas altitudes, desde aproximadamente 600 hasta 3330 metros sobre el nivel del mar. A medida que ascendían, menos especies encontraban. Identificaron casi 140 especies arbóreas diferentes en una sola parcela de una hectárea (2,5 acres) a una altitud de 1220 metros, pero menos de 20 especies en una parcela a casi 3330 metros.
A medida que disminuyó la diversidad de especies, también lo hicieron las diferencias químicas entre las especies arbóreas . En las zonas altas de las montañas, incluso árboles de diferentes especies tienden a utilizar sustancias químicas similares para protegerse y afrontar el estrés abiótico. Las fábricas químicas naturales solo alcanzan su máximo potencial en las zonas más bajas, afirmó Myers.
En los bosques tropicales de tierras bajas, superdiversos e hipercompetitivos, es lógico que un árbol emplee defensas químicas completamente diferentes a las de sus vecinos. «Si un árbol tiene la misma química que un vecino, podría ser vulnerable a los mismos herbívoros y patógenos», afirmó Myers. Estos enemigos causarán menos daño en general si tienen que buscar diferentes puntos débiles en cada árbol, explicó.
El vínculo entre la diversidad de especies y la diversidad química se extiende más allá de los trópicos. Myers forma parte de un proyecto en curso de la NSF que estudia árboles en diversas ubicaciones, incluyendo las tierras bajas de la Amazonía, los bosques del norte de Canadá y parcelas de investigación locales en la estación de campo ambiental de la Universidad de Washington, el Centro de Investigación Tyson.
Las extensiones de robles, nogales y otros tipos de árboles de Tyson no pueden igualar la diversidad de los bosques tropicales , pero sus árboles son mucho más diversos que los bosques de coníferas del norte. Las pruebas de laboratorio han demostrado que los árboles de Tyson también se encuentran en un punto intermedio en cuanto a composición química: no son tan productivos como los árboles del trópico, pero son verdaderos tesoros de sustancias químicas únicas en comparación con los bosques del norte.
El clima podría ser la clave para explicar por qué la diversidad química parece ir de la mano con la diversidad de especies. Los climas más cálidos, húmedos y estables pueden sustentar una mayor diversidad de especies si las plantas limitan los tipos de herbívoros y patógenos que las atacan empleando diferentes defensas químicas, afirmó Myers. «Esta podría ser una forma más de explicar las tendencias en la diversidad vegetal en todo el planeta».
Más información: David Henderson et al., Análisis del papel de las interacciones bióticas en la configuración de los gradientes altitudinales de diversidad: Un enfoque metabolómico ecológico, Ecology (2025). DOI: 10.1002/ecy.70069
