La madera puede ser degradada por diversos agentes: abióticos, como luz ultravioleta y sustancias ácidas y alcalinas, o bióticos, como insectos, bacterias y hongos. Los hongos son los principales agentes de biodeterioro de madera, alterándola mecánica, física y químicamente. Esto involucra a los materiales con los que construimos monumentos, edificios y todo lo que nos rodea en las ciudades. Estos organismos se ubican actualmente dentro del reino Fungi y constituyen uno de los grupos de mayor diversidad presentes en todos los ecosistemas.

 

El objetivo de este artículo es contribuir al conocimiento de estos organismos y de sus características a fin de facilitar la comprensión de los procesos de deterioro que estos organismos desencadenan, en particular en la madera.

 

Los hongos

 

Una definición usual de ‘hongos’ que puede encontrarse fácilmente al buscar información sobre estos organismos reza algo similar a lo siguiente: Organismos eucariotas no fotosintéticos, se alimentan por absorción, formadores de esporas, carecen de movimiento en todas las fases de su ciclo de vida, estructuras somáticas filamentosas y ramificadas o unicelulares y células con pared celular [1].

 

Para comprender cómo se relaciona esta definición con los procesos de biodeterioro vamos a avanzar sobre dos aspectos que van a tener particular importancia en este contexto, el primero de ellos es comprender qué significa “….estructuras somáticas filamentosas y ramificadas...”. Para ello recurriremos a su imaginación. Resulta sencillo pensar en una planta y, por ejemplo, que nuestra imaginación convoque rápidamente la silueta de un árbol (Figura 1A), y probablemente sea igual de sencillo apelar a la imaginación por la silueta de un perro y obtener algo similar a la Figura 1B. Sin embargo, si buscamos en nuestro imaginario la silueta de un hongo, lo más probables es que la silueta corresponda a algo similar a la Figura 1C. Si bien en los dos primeros casos hemos imaginado estructuras somáticas, es decir la silueta de un árbol y un perro, la silueta de la figura 1C corresponde en realidad a las estructura de reproducción de un hongo y no a sus estructuras somáticas.

 

Las estructuras somáticas de un organismo fúngico están constituidas por hifas (del griego hypha=red), filamentos delgados que tienen por lo general 1-4 µm de ancho, con crecimiento en el extremo (parte apical) y que pueden tener ramificaciones y según el grupo de hongo, puede tener o no septos que delimiten células [2] (Figura 2). El conjunto de hifas se denomina micelio y tiene generalmente crecimiento radial (Figura 3).

 

Las hifas se desarrollan frecuentemente por dentro de los substratos. Por ejemplo, debajo del suelo o dentro de la madera y otros tejidos vegetales. Un ejemplo interesante del desarrollo y crecimiento del micelio son los llamados anillo de brujas o anillos de hadas (Figura 4). Se trata de hongos basidiomicetes, que se observan comúnmente en áreas de césped o jardines, y cuyo micelio crece subterráneamente de manera radial pudiendo alcanzar una extensión de varios metros. Sobre la superficie se observan los basidiomas (estructura de reproducción) formando un círculo y la vegetación usualmente se torna de un color verde más intenso debido a que, cuando el basidioma se degrada, libera nitrógeno y otros nutrientes al suelo [3].

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Si reflexionamos acerca de la simpleza y el pequeño tamaño de las hifas, podemos vislumbrar que su poder de colonización es considerable ya que estructuras que los humanos percibimos como lisas pueden ser porosas para estos microorganismos. Este es el caso de la madera. A continuación repasemos un poco su estructura.

 

La madera

 

La madera es un tejido complejo de las plantas leñosas constituido principalmente por células muertas, elementos de vaso o traqueidas, y fibras, que brindan soporte, y células vivas como las células parenquimáticas, que almacenan y transportan nutrientes (Figura 5). Los componentes centrales de las paredes de estas células especializadas son la lignina y la celulosa, compuestos que le otorgan la rigidez y la durabilidad a la madera. En la planta este material forma parte del xilema, principal tejido de conducción de agua, que en términos generales constituye una serie de tubos de pequeño tamaño (entre 30-120 µm de ancho aprox.) [4][5].

 

Si entonces comparamos ambos tamaños (hifas y vasos) podemos ver que estos elementos vegetales constituyen autopistas por donde estos organismos filamentosos pueden circular libremente con nulas o escasas restricciones.

 

Vayamos por el segundo aspecto a considerar en relación a los hongos: “…se alimentan por absorción”. Los hongos liberan al medio diferentes sustancias, que median diferentes procesos, por ejemplo interacciones con plantas, competencia con otras especies (a través de antibióticos y otras sustancias) o procesos de degradación. Será este último ítem el que reúne un especial interés en términos de biodeterioro.

 

Los hongos producen gran cantidad de enzimas (moléculas proteicas que catalizan reacciones químicas). En particular un gran grupo de hongos. Los denominados hongos de pudrición o xilófagos, producen enzimas ligninolíticas, capaces de degradar lignina y celulosa, reduciéndolas a sus mínimos componentes para luego ser incorporados en forma de sustancias simples a las células fúngicas y utilizados como nutrientes. Esta es la razón por la que se suele llamar a los hongos absorbotróficos ya que absorben sustancias simples mientras que los procesos de degradación de las sustancias complejas son externos a las células fúngicas. Adicionalmente, las reacciones químicas que median estas enzimas son poco específicas, pero altamente eficientes, pudiendo ser utilizadas para la degradación de gran cantidad de compuestos, no solo lignina y celulosa [1]. Una aplicación clara de esta capacidad es el uso de los hongos y sus enzimas en diversos procesos biotecnológicos como la biorremediación, degradación de colorantes industriales, fabricación de diversos alimentos, etc.

 

Ahora bien si reflexionamos sobre las capacidades asociadas a este grupo de organismos: 1) la colonización del sustrato por su crecimiento filamentoso y sus hifas microscópicas y 2) la capacidad de degradar y alimentarse de sustancias complejas; comenzamos a vislumbrar las razones de su éxito cómo agentes de biodeterioro. No solo pueden colonizar los diferentes materiales sino que en el proceso pueden alimentarse utilizando procesos de degradación que producen daños estructurales generalmente irreversibles en las piezas.

 

Tipos de pudrición de la madera

 

Los hongos producen tres tipos básicos de pudrición: pudrición blanca, pudrición castaña y pudrición blanda. En la pudrición blanca se produce una degradación de la celulosa y de la lignina y la madera toma una apariencia decolorada (Figura 6A). En la pudrición castaña se produce una degradación de la celulosa pero la lignina permanece prácticamente inalterada, y la madera adquiere una apariencia castaña y una consistencia muy frágil, deshaciéndose en cubos (Figura 6B). En la pudrición blanda se degrada la celulosa aunque no la lignina, pero la diferencia principal es que las hifas crecen por dentro de las paredes de las células de la madera, formando cavidades; como consecuencia la madera adquiere una consistencia blanda y a veces quebradiza (Figura 6C) [6].

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Sin embargo, las características y los daños finales de un proceso de deterioro, van a estar dados por el agente que cause el daño y las características del substrato. Es común que muchos procesos de degradación sean producto de un equilibrio entre varias especies que conviven en el mismo sustrato.

 

La prevención del biodeterioro es la mejor herramienta ya que se centra en evitar que el agente ingrese en la pieza a través de asegurar ciertas condiciones ambientales o agente protectores. Si el deterioro se encuentra en curso, los daños estructurales son irreversibles y deben implementarse estrategias para su control. Las medidas de control pueden ser químicas, pero en términos de patrimonio cultural estas sustancias muchas veces son de difícil aplicación o sus consecuencias son inciertas [7]. Más efectivo, pero de mayor dificultad en su implementación, es el control mediante el manejo de factores ambientales, a fin de detener o reducir los procesos de crecimiento de los organismos fúngicos, principalmente la reducción de la humedad, ya que los hongos se desarrollan en su mayoría por encima de humedades relativas del 65% [8]. Las temperaturas bajas, de alrededor de 5ºC, también previenen el desarrollo fúngico. No debemos olvidar que si bien estas medidas limitan considerablemente el desarrollo fúngico rara vez erradican a estos organismos de las piezas atacadas, por lo que su aplicación debe ser sostenida en el tiempo.

 

Sin embargo, la aplicación de alguna de estas medidas de control sin la caracterización del tipo de deterioro presente, el conocimiento de la comunidad de organismos que interviene y el conocimiento de la biología de las especies presentes puede llevar a la implementación de medidas que conlleven importantes gastos económicos y que solo muestren una efectividad temporal debido a su eficacia parcial sobre parte de la comunidad fúngica.

 

Finalmente, es necesario recordar que, aunque en términos de patrimonio cultural los hongos de pudrición sean percibidos como enemigos, estos organismos son el producto de millones de años de evolución y cumplen un rol ecosistémico vital ya que permiten el reciclado del carbono atrapado en los árboles, permitiendo que sea utilizado por otros organismos.

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REFERENCIAS

[1] Alexopoulos C. J., C. W. Mims y M. Blackwell (1996) Introductory Mycology, 4th Ed. John Wiley & Sons, Nueva York, 868 pp.

[2] Maheshwari R. (2016) Fungi: Experimental Methods In Biology, 2nd Ed. CRC Press, Florida, 358 pp.

[3] Moreno E. J. y J. E. Hernández (2005) Los corros de hadas/Fairy rings. Acta Botánica Venezuelica 28(1): 161-165.

[4] Evert R. F. (2006) Esau's Plant anatomy: meristems, cells, and tissues of the plant body: their structure, function, and development, 3rd Edition. Hoboken, John Wiley & Sons, Nueva Jersey, 624 pp.

[5] Fisher J. B., G. Goldstein, T. J. Jones y S. Cordell (2007) Wood vessel diameter is related to elevation and genotype in the Hawaiian tree Metrosideros polymorpha (Myrtaceae). American Journal of Botany 94(5): 709-715.

[6] Schmidt O. (2006) Wood and tree fungi. Biology, damage, protection, and use. Springer, Berlin–Heidelberg, 334 pp.

[7] Valentín N. (2004) El biodeterioro de materiales orgánicos. Jornadas Monográficas Prevención del biodeterioro en archivos y bibliotecas, Instituto del Patrimonio Histórico Español, pp. 84-89.

[8] Giraldo-Castrillón M., C. Torres-Gonzáles y J. E. Díaz-Ortiz (2009) Aislamiento de hongos celulolíticos causantes del biodeterioro de la Biblioteca Central de la Universidad del Valle (Cali-Colombia).Revista mexicana de micología 29: 9-14.