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Consejo Nacional para el Entendimiento Público de la Ciencia.

Insecticidas químicos sustituidos por microorganismos empleando la biotecnología


Nadia Diana Guido Cira + Centro De Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional

Los insectos son el grupo más diverso de seres vivos en la tierra gracias a su adap-tación en todos los hábitats, es por esto que podemos encontrarlos en casi todas las regiones del mundo, aunque a menudo pasen inadvertidos a nuestra vista.

Pero ¿cómo es que siendo parte de nues-tro ambiente se convierten en una plaga? Esta pregunta nos lleva a analizar la relación directa que existe entre los insectos y el hombre. Cuando se estable-cen nuevos campos de cultivo las plantas silvestres de estos sitios ya tenían una flora y fauna que coexistían, sin embargo su eliminación causa un cambio en el ecosistema, dando como resultado que los insectos se adapten, y se alimenten de lo que ahora está disponible, y no solo eso, debido a que se presentan condicio-nes muy favorables, los insectos pueden multiplicarse indiscriminadamente y sobrepasar la tolerancia de los agriculto-res, es aquí donde los insectos se vuelven competidores alimentarios con los hom-bres y se consideran plagas que provocan pérdidas económicas en la agricultura. Como ejemplo de lo anterior tenemos la situación de México con el cultivo de maíz en el cual las plagas causan pérdidas superiores al 10% durante la producción y de 10 a 20% en post cosecha (García, 2007).
Los insecticidas son sustancias que ayudan a proteger al hombre de los insectos que afectan al ambiente, anima-les o alimentos que lo rodean, en esta definición se incluyen materiales agríco-las de consumo, madera y sus derivados, por ejemplo forraje para animales. (Secretaria de salud, boletín de epide-miologia, 2006)
Los más usados desde su descubrimiento son los insecticidas químicos. Estos han sido ampliamente utilizados en la agricul-tura y el hogar, sin embargo todos estos tienen el riesgo de causar intoxicación aguda (conjunto de síntomas que se presentan en un periodo de 24 a 48 horas como consecuencia inmediata absorción de un producto tóxico ingerido) y sub-aguda (los síntomas de intoxicación se presentan dentro de un periodo de 30 a 120 días) en los humanos, además se depositan en el suelo y contaminan los alimentos, por ejemplo los insecticidas organofosforados causan envenenamiento por fosforilación de la enzima acetilcoli-nesterasa (ACE) la cual se encuentra en las terminaciones nerviosas tanto de insectos plaga, benéficos y mamíferos. (http://www.epa.gov/oppfead1/safety/spanish/healthcare/handbook/Spch4.pdf)
Estas desventajas, además de la aparición de resistencia en las plagas por el uso indiscriminado de los insecticidas quími-cos (Rosas, 2009), llevaron a la necesidad de buscar nuevas alternativas, entre ellas el control biológico basado en el uso de los enemigos naturales o sus productos (toxinas, enzimas) para controlar las poblaciones de plagas (Alomar, 2005).

En la antigüedad los microorganismos causantes de enfermedades en los insec-tos (entomopatogenos) ya eran pro-puestos los por pioneros de las patologías de invertebrados como Agostino Bassi, Louis Pasteur y Elie Metchnikoff (Lacey, 2001) como agentes que se podrían utilizar para controlar las plagas.
Entre los enemigos naturales de los insectos podemos encontrar microorga-nismos entomopatógenos entre ellos, los más destacados por su comercialización a nivel mundial son: bacterias (principalmente Bacillus thuringiensis), hongos (Beauveria, Metarhizium e Isaria) y virus (Baculovirus) (Tamez, 2001), los cuales a diferencia de los insecticidas químicos son específicos, ya que para producir enfermedades necesitan las condiciones proporcionadas únicamente por los insectos, por ejemplo la bacteria Bacillus thuringiensis produce una toxina que sólo afecta a los insectos que tienen receptores intestinales de las toxinas que produce y también necesita el pH alcali-no del intestino medio del insecto (estomago humano pH acido).

¿Cómo actúan los microorganismos entomopatogenos?

Para que los insectos puedan infectarse, éstos deben tener contacto con el micro-organismo, es decir al igual que los humanos cuando nos enfermamos tuvi-mos que estar expuestos a un microorga-nismo lo mismo pasa con los insectos y así dependiendo del tipo de microorga-nismos que se emplee como bioinsectici-da existen dos formas de contacto para producir la infeccion: la primera por ingestión, los insectos tienen que comer-se al microorganismo para que éste enferme al insecto y posteriormente muera, y la segunda por contacto direc-to, en este caso sólo es necesario el contacto con el insecto para infectarlo (Téllez, 2009)
Las maravillas que muestran los microor-ganismos utilizados como insecticidas de ser inocuos para el ambiente y asesinos específicos se ven contrarrestadas cuando se comparan con los insecticidas quími-cos, esto se denomina “paradigma quími-co” es decir, para que un bioinsecticida pueda ser comercializado debe alcanzar rapidez de control de la plaga, facilidad de uso al mismo precio, y con la misma tecnología de aplicación que los insectici-das químicos (Williams, 2002).

Lo anterior representa un reto ya que al tratarse de organismos vivos, como bacterias, hongos o virus, su comporta-miento varía en los diferentes ambientes.

¿Cómo nos ayuda la biotecnología?
La biotecnología se enfoca en desarrollar productos mejorados elaborados con
sistemas que involucren el empleo de organismos vivos o sus productos (Tamez, 2001) y si hablamos de la utili-zación de microorganismos para combatir a los insectos hablamos de Biotecnología.
Es aquí donde la biotecnología se cruza el en ámbito agrícola tratando de ayudar a resolver los problemas de los bioinsecti-cidas, por ejemplo en cuanto al costo de producción. En un estudio realizado en Chiapas por Williams en 1999 se en-contró que el precio de de utilizar bacu-lovirus como insecticida era de $48.93 dólares/Ha comparado con los $15.78 dólares/Ha por utilizar químicos, así mismo el tiempo de acción y la virulencia son desventajas de los bioinsecticidas, que pueden resolverse con la biotecno-logía.
Biotecnología en la efectividad y los costos de producción.

Uno de los problemas principales de los bioinsecticidas es la efectividad de su acción, esto se podría solucionar con técnicas de biotecnología genómica modificando a estos microorganismos aumentando su virulencia (carácter nocivo de un microorganismo) y por lo tanto disminuyendo la cantidad de inocu-lación y en consecuencia bajarían los costos de producción (Frey, 2001).

Tratando de solucionar lo anterior se han desarrollado microorganismos recombi-nantes (se les introduce en su ADN un gen de otro organismo) que se espera sean más efectivos. Dentro de éstos se puede mencionar a un baculovirus al que se le introdujo un gen que expresa una toxina de escorpión, esta actúa sobre los canales de sodio que son considerados los blancos de los piretroides (insecticidas químicos) induciendo parálisis de insecto y aumentando la actividad insecticida del baculovirus en un 30 a 40% (Maeda, 1995).
Biotecnología almacenamiento y permanencia en campo.

Otro punto desfavorable de los bioinsecticidas, que se trata de solucionar con el uso de la biotecnología es la estabilidad de los bioinsecticidas en almacenamiento (Satinder, 2005) y la permanencia en campo, para lograr llegar a los insectos logrando así el éxito del control biológico.

En este caso hablamos de la formulación de los bioinsecticidas (mezcla de microorganismos con sustancias que los ayudan) que cumple la tarea de mantener viables a los microorganismos y propor-cionar las condiciones para que actúen, como protección a los rayos UV, aditivos que permitan la adherencia a las hojas de las plantas para estar disponibles para ser consumidos, además de fago-estimulantes (sustancias que favorecen el consu-mo) para poder llegar a una dosis letal (Rosas, 2008) (Fig. 1).


Un ejemplo que ilustra el mejoramiento, para el almacenamiento de estos agentes de control, es el caso de nematodos que fueron transformados con un gen que produce una proteína de choque térmi-co la cual les permite sobrevivir a altas temperatu-ras por cortos periodos de tiempo durante su distribución (Frey, 2001).
Bioinsecticidas mejorados en la actualidad.

En 1938 fue comercializado el primer bioinsectici-da llamado “Sporeine” basado en la bacteria Bacillus thuringiensis (Satinder, 2005) y desde entonces hasta ahora la investigación para el desarrollo de nuevos bioinsecticidas se ha enfocado en el mejoramiento de los microorganismos entomopatógenos.
Aunque por ahora se comparan los insecticidas químicos con los insecticidas biológicos y se toma como referencia la rapidez de control de la plaga, facilidad de uso y aplicación al mismo precio, para el desarrollo y comercialización de los insecticidas biológicos, con el uso de la biotecnología se han podido realizar mejoras importantes que hoy en día ya son una realidad y continuarán.
Una prueba de ello se observa en México que hoy en día ya se encuentran disponibles para su aplica-ción en campo diversos bioinsecticidas (cuadro 1).


Y sin lugar a dudas la lista crecerá ya que hoy se ha probado la eficacia de los bioinsecticidas y se apues-ta más por el uso de lo natural, por ejemplo en Brasil, en donde el uso de virus como bioinsectici-das para los campos de cultivo de soya ya es una receta probada que los ha beneficiado no sólo ecológicamente si no también económicamente ya que disminuyeron los costos comparados con los de los insecticidas químicos hasta en un 70%.

Nadia Diana Guido Cira. QFB egresada de la Universidad Autónoma de Tamaulipas, Unidad Reynosa-Aztlán. Actual-mente estudiante de la Maestría en Ciencias de Biotecnología Genómica, Centro de Biotecno-logía Genómica del IPN, Rey-nosa, Tamaulipas. Desarrolla la tesis titulada “Combinación de toxinas cry de B. thurin-giensis, un baculovirus para el desarrollo de un bioinsec-tivida de amplio espectro.

Fuentes.
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