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Un insecticida específico para cada especie de insecto
( Creces, 2010 )
Es cierto que los pesticidas han sido muy útiles para preservar las cosechas,
pero pueden ser extraordinariamente dañinos, tanto para las personas como
para los animales. Cada año, por su efecto tóxico y su inapropiado manejo,
hay que lamentar numerosas muertes de trabajadores agrícolas quedando
también muchos de ellos dañados. No son selectivos, y por el contrario
destruyen por igual a insectos dañinos y beneficiosos, y lo que es más grave,
se depositan en la tierra donde pueden persistir por décadas, acumulándose
paulatinamente a lo largo de la cadena alimentaria. Por ello es una muy buena
noticia que se esté logrando producir, por manipulación genética, insecticidas
selectivos, que sólo afecten a especies individuales de insectos y que serían
inocuos para los seres humanos y los animales.
Estos avances están siendo posibles gracias al mejor conocimiento de la estructura del
genoma y de su funcionamiento en los organismos vivos, incluyendo el de los insectos.
Es así como ya se ha logrado en algunos de ellos, silenciar un gene específico, en cuya
ausencia se dificulta o impide su supervivencia. El desciframiento del genoma de los
insectos está permitiendo individualizar cada vez más genes vitales en determinados
insectos, que si se inhiben, se bloquea su desarrollo. Se logra así un pesticida de efecto
dirigido a insectos seleccionados, preservándose la permanencia de otros que pueden
ser beneficiosos. Para ello se utiliza el llamado RNA de interferencia (RNAi). Estos son
trozos cortos de RNA, recién descubiertos en 1988, que tienen la propiedad de
acoplarse a un gene específico complementario, formando una doble hebra de RNA
(dsRNA) lo que impide su lectura y por lo tanto su expresión. Con ello no se expresa la
proteína que ese gene debiera codificar (Pequeñas moléculas de RNA son capaces de
anular genes).
Los dsRNA no son ajenos
Durante los últimos años se ha ido esclareciendo que es normal la formación de
diversos dsRNAs en el interior de las células, ya que ellos se utilizan constantemente en
el funcionamiento del genoma. Es el mecanismo por el cual el genoma controla la
cuantía de expresión de cada uno de sus propios genes, según vayan requiriendo las
necesidades metabólicas del organismo. También utilizando el dsRNA se va inhibiendo o
estimulando la expresión de cada gene, según se va requiriendo en las diversas etapas
de su desarrollo (Pequeños RNAs, además de inhibir genes, pueden también activar
genes). Experimentalmente se observó que si en animales invertebrados, como un
gusano, se inyectaba un dsRNA específico, el efecto inhibitorio se iba esparciendo
paulatinamente de célula a célula, hasta producir el efecto en todas ellas. Más aún, se
observó que no se necesitaba inyectar el dsRNA, sino que bastaba que el gusano lo
ingiriera para que se modificara la expresión del gene respectivo en todo su organismo.
Fue así como investigadores del Instituto Australiano CSIRO, se dieron cuenta que
tenían en sus manos algo realmente interesante. En el año 2006 patentaron el
descubrimiento y comenzaron a fabricar un pesticida específico que afectaba sólo a una
determinada familia de insectos, siendo inocuo para el resto.
Las investigaciones de insecticidas específicos
Luego un equipo liderado por Richard Newcomb, del Plant and Food Research en Nueva
Zelandia, observaron que alimentando a la polilla café de la manzana (la mayor peste
de Australia y Nueva Zelandia), con un dsRNA específico, este se fijaba en el intestino y
antenas del insecto, reduciendo grandemente la expresión del gene, dificultando su
propagación.
Un año más tarde, James Roberts de Monsanto en Chesterfild, Missouri, alimentó a
larvas del gusano “rootworm del maíz” con un dsRNA que bloqueaba la expresión de la
enzima v-ATPasa, logrando que el efecto bloqueador fuese lo suficientemente poderoso
como para proteger la planta del ataque de este insecto (Nature Biotechnology. Vol 25,
p 1231). En el siguiente paso, modificaron genéticamente la planta del maíz para que
produjera su propio dsRNA en su raíz, logrando que esta casi no sufriera daño cuando
posteriormente se infestaba con rootworm. ´
Otro equipo, dirigido por Xiao-Ya Chen de la Academia de Ciencias de China, ensayo
una estrategia menos directa. Anteriormente se había logrado que plantas de algodón
produjeran un insecticida natural llamado “gossipol”, el que era muy efectivo contra el
bolloworm del algodón. Pero con el tiempo el insecto había desarrollado una resistencia
al gossipol, lo que se debía a la acción de una enzima detoxificadora, llamada citocromo
P-450. Chen y colaboradores, alimentaron larvas de bollowarm que contenían gossipol,
pero con la administración de un dsRNA adecuado lograron detener la producción de
citocromo P-450, imposibilitando su resistencia. Los insectos dejaron de crecer y pronto
comenzaron a morirse (Nuestra maquinaria detoxificadora).
Todos estos resultaron despertaron mucho interés, pero permanecían algunas
incógnitas sin resolver. Había que averiguar, por ejemplo, si el efecto de los dsRNA
podía ser específico para una determinada especie de insectos. Para despejar esta duda
Whyard, ahora en la Universidad de Manitoba en Winnipeg, Canadá, desarrolló un
experimento destinado a inhibir el gene que codificaba la enzima v-ATPasa (esta
enzima en el intestino de los insectos controla los niveles de acidez). Para ello
seleccionó cuatro especies diferentes de insectos: la mosca de la fruta, el afilo de la
arveja, el escarabajo rojo de la harina y el gusano del tabaco. Para cada una de estas
especies preparó el respectivo dsRNA que debería inhibir la expresión de la enzima vATPasa. Con ello, se alteraría la función intestinal, hasta llegar a producir la muerte del
insecto. El experimento lo diseñó preparando cuatro v-ATPasa diferentes, para cada
una de las cuatro especies de insectos, ya que este gene tiene pequeñas variaciones
propias de cada especie. Cuando le dio a ingerir a cada una de las cuatro especies su
respectivo dsRNA, observó que fallecieron en cada caso entre el 50 y 70% de ellos.
Cuando el dsRNA desarrollado para una especie se lo administró a otra, falleció menos
del 5% de ellos. Es decir, cada dsRNA era específico en su acción para cada especie de
insecto.
Luego Whyard trató de matar cuatro especies estrechamente relacionadas de moscas
de la fruta del genero Drosophila. Esta vez preparó un dsRNA dirigido a inhibir el gene
que codificaba la proteína gama-tubulina, que es esencial para la división celular.
Cuando alimentó las respectivas moscas de la fruta con el respectivo dsRNA, murió
entre el 35% y el 55%. Por el contrario, cuando las alimentó con el dsRNA de diferente
especie, falleció solo el 5% .El efecto era selectivo, lo que era sorprendente ya que hay
muy poca diferencia en la secuencia de bases del gene de la gama-tubulina entre las
cuatro especies de Drosophila.
Perspectivas futuras
Hasta ahora los resultados están siendo muy promisorios, pero aún queda mucho por
investigar. Así por ejemplo, Whyard ha visto que en ocasiones para matar al insecto,
basta rociar su alimento con el dsRNA adecuado. Esto es muy importante para la
guarda de granos, como se ha visto con el escarabajo colorado de la papa. Claro que su
utilización depende de los costos que tenga la producción masiva de dsRNA.
Otros piensan que talvez no sea necesario matar al insecto. También podría silenciarse
el receptor para la feromona, con lo que se bloquearía la reproducción. Michael Scharf
de la Universidad de Florida en Gainesville, piensa que interfiriendo en la estructura
social de la colonia podría también detenerse la multiplicación. Ya ha logrado silenciar
genes en las termitas alimentándolas con un dsRNA. Ha silenciado el gene llamado
Hex-2 que inicia la transformación de trabajadoras en soldados y piensa que
incrementando el número de soldados podría producir un colapso en la colonia de las
termitas. “El soldado es el flojo de la sociedad, de modo que su incremento tiene un
costo social muy elevado”, dice Scharf.
Con los resultados obtenidos hasta ahora, se abren las posibilidades de llegar a impedir
el desarrollo de resistencia a herbicidas por parte de los insectos, ya que se sabe que
ello es debido o mediado por la acción de algún gene especifico, que bastaría inhibirlo
mediante dsRNA.
Sin embargo no todo es optimismo, ya que algunos ensayos han fracasado.
Recientemente se trató de controlar la mosca TSE-TSE alimentándola con un dsRNA. Se
consiguió inhibir el gene a nivel del intestino, pero no se logró inhibirlo en la célula
adiposa. Hay todavía mucho por investigar y más posibilidades se irán abriendo en la
medida que se vayan secuenciando más genomas y dentro de ellos descubriendo que
genes son vitales en el desarrollo de determinado insecto o para el desarrollo de la
especie.
Para saber más: Bijal Trivedi. New Scientist vol 205, p 34, 2010
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl