Download Guardar - Creces.cl

Alteración de la química cerebral de los insectos
( Publicado en Revista Creces, Diciembre 1986 )
La investigación de los factores químicos que afectan el comportamiento de los
insectos pretende encontrar insecticidas seguros que alteren las costumbres de
estos pequeños animales sin dañar a los otros seres vivos.
Un insecto puede caer muerto con sólo alterar un determinado patrón molecular en su
cerebro, en tanto otro puede excederse en el cumplimiento de sus tareas, como cuando
las abejas polinizan las cosechas y las flores por más tiempo del habitual. Ya sea que el
insecto muera o, por el contrario, aumente sus potencialidades, el cambio en su manera
normal de actuar tiene por causa una alteración en su expresión neuroquímica. Al tema se
le dedicó ,hace algunos años, la mayor atención en diversos laboratorios de los Estados
Unidos.
Esta conexión químioconductual ha intrigado desde hace algunos años a los científicos,
pero ahora gracias a las nuevas tecnologías, a la miniaturización y al desarrollo de la
biología molecular, los estudiosos se sienten muy ayudados y asistidos para desarrollar
una ciencia que se perfila con características propias: la neuroquímica de los insectos.
James C. Wright, del Servicio de Investigación Agrícola dependiente del Departamento de
Agricultura de los Estados Unidos, ha dedicado sus últimos 18 años al estudio de la
conducta de los insectos. "El cerebro de estos animales y sus troncos y haces nerviosos
forman una amplia vía química por la cual viajan las señales nerviosas que dictan al
insecto el comportamiento que debe observar. Es precisamente la química cerebral la que
nosotros queremos aprovechar para, a partir de ella, alterar los patrones de conducta y así
evitar la proliferación de poblaciones de ciertos insectos que pueden llegar a constituir
plagas".
Si los científicos logran alterar esos modelos químicos, los mensajes químicos regulares
del insecto entrarán en conflicto o se atascarán. Es algo parecido a descifrar en un juego o
en la guerra la clave de los mensajes del enemigo, y aprovechar esa clave para enviar
informaciones falsas. Las señales erróneas pueden causar estragos en las poblaciones de
insectos. Pueden transtornar el apareamiento sexual, modificar las hormonas o provocar
otras reacciones que sean fatales para los individuos de una especie, o para la especie
entera.
La neuroquímica de los insectos producirá algún día un tipo nuevo de insecticidas más
seguros que alterarán los hábitos de estos animales (especialmente cuando constituyen
plagas) sin dañar a otros seres vivos.
Los problemas agrícolas y ambientales ya han evolucionado desde percepciones simples
sobre el manejo de las pestes hacia otros más complejos. La sorprendente facilidad con la
cual muchas plagas de insectos han desarrollado resistencia a los pesticidas químicos; los
casos de residuos de pesticidas en las aguas de los suelos cultivados, en las corrientes de
agua y hasta en los alimentos procedentes de la agricultura, junto con algunas técnicas
agrícolas modernas que favorecen el incremento de ciertas plagas, son algunos de los
complejos problemas actuales. La neuroquímica insectaria ha arrojado ya alguna luz sobre
el por qué algunas plagas de insectos han salido victoriosas siempre sobre los mejores
esfuerzos para dominarlas.
Mensajes químicos
La historia de la neuroquímica puede rastrearse un poco más de 8 años atrás, cuando
Stephan Kopec, entomólogo polaco, demostró que un factor químico existente en la larva
de una polilla controlaba el desarrollo del insecto. Esta fue una de las primeras pruebas de
comunicación química entre los sistemas endocrino y nervioso de los animales. Dos
décadas más tarde el entomólogo inglés, Sir Vincent Wigglesworth, adelantó la idea de
que los insectos producen una hormona para ayudarlos en la muda de su esqueleto
exterior, lo que les permite crecer. Los científicos han descubierto desde entonces
numerosos tipos de estas hormonas, al igual que otras de carácter juvenil que controlan
las metamorfosis. Recientemente los científicos identificaron las hormonas cerebrales que
son responsables de la liberación de otras hormonas.
Casi todos los datos científicos sobre química cerebral han sido recogidos durante los
últimos cinco años. Los rápidos avances en instrumentos y técnicas de laboratorio incluyendo la microcirugía en el cerebro de los insectos- han proporcionado a los
investigadores los medios adecuados para rastrear, encontrar y estudiar compuestos
hormonales de peso tan ínfimo como la millonésima parte de un gramo. En cambio, los
neuroquímicos médicos y veterinarios trabajan con hormonas aisladas en cantidades de
gramo y extraídas de glándulas o del tejido nervioso cerebral.
La biología molecular, junto con la tendencia a las investigaciones multidisciplinarias, ha
determinado oportunidades nuevas para el conocimiento de las complejidades del cerebro
de los insectos y sus efectos sobre el comportamiento.
La interrogante actual es con qué lograrán los científicos convertir la neuroquímica en una
tecnología capaz de controlar las pestes. Solamente un pequeño grupo de investigadores
del Laboratorio SIA y de algunas universidades están dedicados a estos estudios en
profundidad. De todas maneras, ya se dispone de una tecnología que interfiera las señales
de apareamiento de los insectos, que interrumpe la producción del huevo o de los
espermios, o que altera los pasos claves en los ciclos vitales.
Las investigaciones más intensas del SIA en el terreno de la neuroquímica de los insectos
se realizan en cinco laboratorios. En ellos los científicos estudian la manera que tiene el
cerebro de los insectos para controlar la producción, el crecimiento y las funciones de esos
elementos neuroquímicos.
El Laboratorio de Reproducción de Insectos de Beltsville, Maryland, EE.UU., es uno de los
pocos establecimientos del mundo dedicados a clarificar los intrincados sistemas
hormonales asociados con el apareamiento y el desarrollo de cada especie de insectos. Allí
se proporcionan datos científicos a los investigadores dedicados a explorar las formas de
dominar el aspecto más amenazante de las pestes, sus enormes poblaciones.
"Parece extraño que, a pesar del poder de los insectos para reproducirse rápidamente -a
veces hasta explosivamente- las investigaciones dedicadas a interferir con este poder se
iniciaran hace sólo 25 años", indica Alexej Borkovec, jefe de este Laboratorio. Aunque
Borkovec y sus coinvestigadores habían identificado las neurohormonas que promueven la
producción de huevos por las hembras de algunas especies, los sistemas que tienen los
insectos machos para producir espermios habían permanecido en el misterio. Pero
recientemente la fisióloga Marcia Loeb descubrió que los esteroides -compuestos que
forman muchas de las hormonas- se producen en los testículos de una especie de polilla,
indicando que el sistema regulador masculino no existe en tal especie. Aquello podría
aprovecharse en el futuro para planear estrategias controladoras de esa especie de plaga.
Borkovec pronostica que los productos o esquemas destinados a la alteración de los ciclos
reproductivos de los insectos, podrían ser parte rutinaria del manejo de ellos dentro de un
plazo de 25 años.
La mosca común de las casas está ayudando a los científicos del Laboratorio de
Investigación en Metabolismo y Radiación de Fargo, Dakota del Norte, EE.UU., a estudiar
los roles que cumplen las hormonas en la reproducción de la mosca y del mosquito.
Feromonas
Operando con un microscopio y minúsculos instrumentos quirúrgicos, el entomólogo
Terrance Adams eliminó los ovarios, el cerebro u otros tejidos productores de hormonas
en el cuerpo de la mosca casera. Ahora usa métodos especiales de cultivo para desarrollar
tejidos y estudiar los efectos fisiológicos de cada hormona en tejidos aislados de otros
insectos. La mayoría de las hormonas tienen el efecto de alterar los patrones de los
procesos celulares, tal como se realiza en el cerebro. El trabajo de Adams para clarificar
las acciones de las hormonas es esencial para escoger las interacciones comunes de las
neurohormonas entre sus puntos de origen y aquellos donde cumplen el efecto.
Ciertas neurohormonas controlan la capacidad de los insectos para producir feromonas
sexuales, señales químicas de un sexo -generalmente el femenino- para "llamar" a su
pareja. La primera feromona identificada fue la de la polilla del gusano de seda, hace 35
años. Los científicos reconocieron entonces que las feromonas sexuales podían usarse en
trampas de insectos, alterando así los modelos de apareamiento de las especies
generadoras de plagas.
Como resultado, hoy se conoce la estructura de las feromonas sexuales de mas de 300
especies de insectos. Un poco más de 100 son empleadas en trampas para insectos y
están destinadas a vigilar las poblaciones de las pestes. Por lo menos 12 se hallan
registradas en la Agencia de Protección Ambiental, EE.UU., como "productos químicos para
controlar plagas".
¿Cómo producen los insectos las feromonas?. La respuesta salió a luz por medio de
investigaciones neuroquímicas. Se descubrió una clave en el Laboratorio de Síntesis
Orgánica, también de Beltsville, donde han sido identificadas las feromonas de muchos
insectos que constituyen plagas.
Los entomólogos Ashok Raina y Jerome Klun descubrieron una hormona producida en el
cerebro de la polilla del maíz y originada en una glándula en la parte superior de la
hembra, la que emite una feromona sexual. Pero antes de que los científicos puedan
encontrar manera de impedir la producción de feromonas, ensayando con la nueva
hormona deben elegir entre interacciones hormonales todavía desconocidas.
La "muda" es esencial para que puedan crecer y cumplir su metamorfosis todos los
insectos, por lo tanto, es un punto lógico de ataque. En el Laboratorio de Fisiología de
Beltsville se han descubierto siete hormonas vinculadas con la muda y se han establecido
sus estructuras químicas. Los científicos de ese laboratorio están buscando maneras de
interferir la producción de hormonas en los insectos.
Un factor clave en muchos insectos que se alimentan de plantas es que la producción de
hormonas para la muda depende de los esteroles (esteroides con un grupo alcohol)
metabolizadores de las plantas que esos insectos han comido. Con las señales hormonales
provenientes del cerebro, los insectos convierten esos esteroles vegetales en colesterol, el
que es metabolizado a su vez a la forma de una hormona para la muda llamada ecdisona.
Los investigadores ya han sintetizado varios compuestos que interfieren el metabolismo de
los esteroides.
Científicos del Laboratorio de Beltsville están experimentando con algunos de estos pasos
metabólicos, tratando de alterar el ciclo de muda o el proceso reproductivo.
Numerosas funciones vitales de los insectos son controladas finalmente por músculos que
son estimulados por neurohormonas secretadas por el sistema nervioso. El Laboratorio de
Investigación Entomológica y Toxicológica Veterinaria, del Station College de Texas,
EE.UU., está enfocando sus investigaciones sobre los neuropéptidos que controlan la
digestión, la excreción y la postura de huevos.
Los entomólogos Mark Holman, Renee Wagner y Benjamin Cook purificaron varios de
estos neuropéptidos. Según explica Cook, una vez determinada y copiada su estructura
química en el laboratorio, será posible describir la manera que tienen de controlar los
procesos vitales en las reacciones químicas implicadas. Tal objetivo depende también del
conocimiento que se tenga de la fina estructura de las células del insecto capaces de
sintetizar y secretar los neuropéptidos, así como también las que responden a ellas. La
entomóloga Shirlee Meola está empleando el microscopio electrónico, tanto convencional
como scanner para descubrir las relaciones neurosecretantes.
Una vez logrados estos objetivos, los científicos podrán preparar "análogos", compuestos
químicos lo bastante similares a los neuropéptidos como para ser engañados por ellos,
pero que son también lo bastante diferentes para desarticular su estructura química. El
trabajo previo hecho con otro neuropéptido de insectos, ha mostrado que todos ellos -y
algunos de sus parientes- emplean la misma estructura química para sintetizarla. Desde
ahora se cifran grandes esperanzas en que estos neuropéptidos "análogos", proporcionen
nuevas herramientas para el manejo y control de las poblaciones de insectos.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl