17.4C: Control Biológico de Plagas
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El control biológico de plagas implica el uso de enemigos naturales de la plaga para controlarla, en lugar de agentes químicos como insecticidas y herbicidas. Esto no solo debería ser más seguro para el medio ambiente, sino que una vez establecido, los enemigos naturales podrían ser capaces de sostener a su población evitando la necesidad de tratamientos futuros.
La mayoría de las especies que consideramos plagas son plantas (“malas hierbas”) o animales (especialmente insectos) que han invadido un nuevo hábitat sin estar acompañados por los enemigos naturales que los mantuvieron bajo control en su hogar original. Con el aumento de los viajes y el comercio internacionales, este problema se vuelve cada vez más grave
El Control Biológico de los Insectos
Cojín Algodonoso Escama Insectos
En 1887, este insecto -una importación de Australia, estaba devastando los cítricos de California. Un entomólogo estadunidense fue a Australia a buscar a un enemigo natural y regresó con el escarabajo vedalia, una especie de escarabajo dama. Liberado en California, el escarabajo rápidamente controló la báscula.
Al menos hasta 1946. En ese año la plaga hizo una remontada dramática. Esto coincidió con el primer uso de DDT en las arboledas. El DDT no solo mató a los insectos plaga objetivo sino también al escarabajo vedalia. Solo alterando los procedimientos de pulverización y reintroduciendo el escarabajo se volvió a controlar el insecto escamoso.
La Técnica Masculina Estéril
Esta técnica se aplicó por primera vez contra la mosca del gusano, una plaga grave del ganado. Las moscas hembra ponen sus huevos en llagas u otras heridas abiertas en los animales. Después de la eclosión, las larvas se comen los tejidos de su huésped. A medida que lo hacen, exponen un área aún mayor a la puesta de huevos, a menudo matando finalmente al anfitrión.
Antes de su erradicación en el sureste de Estados Unidos, la lombriz causaba enormes pérdidas anuales de ganado. La técnica masculina estéril consiste en liberar moscas criadas en fábrica y esterilizadas a la población natural. La esterilización se realiza exponiendo las moscas de fábrica a la radiación gamma suficiente para hacerlas estériles pero no lo suficiente para reducir su vigor general.
A partir de principios de 1958, cada semana se liberaron hasta 50 millones de moscas esterilizadas de aviones que sobrevolaban Florida y partes de los estados colindantes. Cada vez que una hembra fértil de la población natural se apareaba con un macho estéril, la hembra ponía huevos estériles. Dado que las hembras se aparean sólo una vez, su carrera reproductiva llegó a su fin. A principios de 1959, la plaga fue totalmente eliminada al este del río Mississippi. El éxito dependía únicamente de los machos estériles. De hecho, la presencia de hembras estériles fue un inconveniente (porque competían con el objetivo previsto), pero era difícil separar los sexos.
Los estados del suroeste presentaron un problema más difícil porque la mosca pasa el invierno en México y con cada nueva temporada podría moverse a través de la frontera. Aun así, al ampliar el programa para incluir también a México, la mosca del gusano gusano finalmente fue eliminada de ambos países para 1991.
La técnica masculina estéril también se ha utilizado con éxito contra varias otras plagas de insectos, entre ellas
- La “mosca”, una mosca destructiva de la fruta (no Drosophila) en California
- La mosca tsé, el vector de la enfermedad africana del sueño.
Uso de la ingeniería genética para mejorar la técnica masculina estéril
Hay dos problemas con la técnica masculina estéril
- La fábrica produce machos y hembras en igual número. Pero si sueltas a las hembras junto con los machos, muchos machos se aparearán con ellas en lugar de con hembras salvajes. Por esta razón, los sexos están ahora separados -una operación costosa- y solo los machos liberados.
- La irradiación puede dañar a los machos de manera sutil, reduciendo su efectividad reproductiva.
La ingeniería genética puede resolver ambos problemas.
Un grupo de entomólogos británicos (véase Thomas, D. D., et al., en la edición del 31 de marzo de 2000 de Science) han diseñado Drosophila para que
- Sólo se producen machos.
- Cuando estas se aparean con hembras normales, las hembras dan a luz únicamente a machos (terminando así la población).
El sistema funciona así:
- Se crean moscas transgénicas que contienen un cromosoma con un potenciador (En) para un gen (tet TA) que codifica un factor de transcripción (disco verde) que se une al elemento de respuesta (tet RE), que forma parte del promotor de un gen (gen de toxina) que codifica una proteína cuyo producto es letal para el insecto.
- Solo las hembras producen el factor de transcripción que se une a En.
- Si el antibiótico tetraciclina se administra a los insectos, se une al factor de transcripción tet TA, produciendo un cambio alostérico que impide que el factor de transcripción se una al elemento de respuesta a la tetraciclina (tet RE).
- El gen de la toxina se reprime y se hacen hembras viables.
- En ausencia de tetraciclina, el factor de transcripción tet TA (disco verde) activa el promotor de toxina y no se producen hembras.
- Debido a que el potenciador tet TA (En) responde a un factor de transcripción hecho solo por hembras, los machos se producen independientemente de que la tetraciclina esté presente o no.
Si este sistema pudiera aplicarse a una plaga de insectos (y la mayoría parece producir el mismo factor de transcripción específico para mujeres [óvalo rojo]),
- eliminar la tetraciclina del alimento de un lote de moscas en la fábrica produciría una nueva generación que contiene sólo machos.
- Liberados en la naturaleza, estos pasarían su cromosoma transgénico a la descendencia de todas las hembras silvestres con las que se aparearon.
- Los genes son dominantes por lo que a pesar de que la siguiente generación sería heterocigota, solo se producirían machos.
- De esta manera la población de plagas pronto moriría.
En 2010, la liberación de mosquitos machos Aedes aegypti, el vector de la fiebre del dengue - genéticamente modificados (GM) con un sistema similar redujo en 80% la población de mosquitos residentes en parte de Gran Caimán (Caribe).
Impulsión genética
Ahora se han desarrollado técnicas que incrementan en gran medida la frecuencia de cualquier gen deseado en una población. Hasta ahora, las incertidumbres de la rápida propagación de un gen diseñado a través de toda una población silvestre han mantenido el proceso estrictamente confinado al laboratorio. El proceso, llamado impulso génico o reacción en cadena mutagénica, se describe en una página separada.
Confusión Masculina
También se han alistado atrayentes sexuales de insectos en la lucha contra los insectos dañinos. Distribuir un atrayente sexual por toda una zona enmascara el propio atrayente de la hembra por lo que los sexos no logran reunirse. Esto se llama “interrupción de la comunicación” o “confusión masculina”. En algunas áreas de cultivo de algodón, la confusión masculina con el atrayente sexual del gusano bollworm rosado redujo la necesidad de insecticidas químicos convencionales en 90%. Se ha utilizado con éxito contra plagas que atacan tomates, uvas y melocotones.
Parásitos vs plagas de insectos
Los parásitos, así como los depredadores, se han utilizado para lograr el control sobre los insectos destructivos.
- La bacteria Bacillus popilliae se suministra comercialmente para ayudar a controlar al escarabajo japonés infectándolo con “enfermedad lechosa”.
- Bacillus thuringiensis (” Bt “) se vende comercialmente para ayudar a controlar una serie de insectos dañinos. En algunos casos, la bacteria misma infecta las plagas y eventualmente las mata. Pero en la mayoría de los casos, es la toxina fabricada por la bacteria mientras crece en cultivo la que hace el trabajo.
El Control Biológico de las Plantas
Nopal (Opuntia)
Introducido en Australia, este cactus pronto se extendió por millones de hectáreas de tierras extendidas expulsando plantas forrajeras. En 1924, la polilla del cactus, Cactoblastis cactorum, se introdujo (desde Argentina) en Australia. Las orugas de la polilla son voraces alimentadoras sobre nopal, y en pocos años, las orugas habían reclamado la tierra de distribución sin dañar a una sola especie nativa. Sin embargo, su introducción en el Caribe en 1957 no produjo resultados tan felices. Para 1989, la polilla del cactus había llegado a Florida, y ahora amenaza allí a 5 especies de cactus nativos.
Malezas Klamath
En 1946 se introdujeron dos especies de escarabajos Chrysolina en California para controlar la maleza Klamath (también conocida como St. Johnswort, y la misma planta que produce el popular brebaje herbal) que estaba arruinando millones de acres de tierras de distribución en California y el noroeste del Pacífico. Antes de su liberación, los escarabajos fueron cuidadosamente probados para asegurarse de que no recurrirían a plantas valiosas una vez que hubieran comido toda la maleza Klamath que pudieran encontrar.
Los escarabajos tuvieron éxito maravillosamente, restaurando alrededor del 99% de las tierras de cordillera en peligro de extinción y ganándoles una placa conmemorativa en el Edificio del Centro Agrícola en Eureka, California (Foto cortesía de John V. Lenz.)
Reglas para vivir
- Elija solo candidatos que tengan una preferencia de objetivo muy estrecha; es decir, comer solo un rango de anfitriones muy limitado
- Pruebe cuidadosamente a cada candidato para asegurarse de que una vez que haya limpiado el objetivo previsto, no recurra a especies deseables.
- No use biocontroles contra especies nativas.
- Evite introducir especies exóticas en el medio ambiente.