Resistencia simbiótica

Resistencia simbiótica:

El uso continuado de un único insecticida provoca con frecuencia que el insecto al que se pretende combatir se vuelva inmune a sus efectos. Actualmente se conocen unas 500 especies de insectos que han desarrollado resistencia a insecticidas, lo que provoca graves problemas en la agricultura, la economía y la salud pública.

Una asociación ventajosa. La chinche de la judía (Riptortus pedestris) desarrolla la resistencia al fenitrotión al asociarse simbióticamente con una cepa de la bacteria Burkholderia capaz de degradar el insecticida.

Aunque en la mayoría de los casos la resistencia se adquiere a través mutaciones genéticas a lo largo de varias generaciones, un grupo de investigadores japoneses liderado por Yoshitomo Kikuchi y Takema Fukatsu, del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzadas de Japón (AIST), ha descubierto otro método mucho más rápido: la simbiosis con bacterias que degradan insecticidas.
La chinche de la judía (Riptortus pedestris) es una importante plaga de los cultivos de leguminosas que tiene una relación simbiótica con Burkholderia, un género de bacterias que se encuentran normalmente en el suelo e interviene en la degradación de la materia orgánica, aunque algunas especies pueden ser patógenas para animales y plantas. Esta bacteria favorece el crecimiento de las chinches, que la adquieren tomándola del suelo, y se aloja en un órgano especializado en el intestino medio.
El fenitrotión (O,O-dimetil O-(4-nitro-m-tolil) fosforotioato) es uno de los insecticidas organofosforados más utilizados en el mundo. Tiene actividad neurotóxica y sus efectos se pueden manifestar por ingestión o a través de la cutícula. La aplicación continuada de fenitrotión puede provocar la aparición en el suelo de cepas de Burkholderia, Pseudomonas y Flavobacterium capaces de metabolizar el insecticida y usar los productos de su degradación, con una actividad insecticida baja o nula, como fuente de carbono para su crecimiento.

Resistencia mediada por Burkholderia

Kikuchi y colaboradores administraron experimentalmente fenitrotión a dos grupos de chinches de las judías, uno que contenía tres cepas de Burkholderia normales y otro con tres cepas capaces de degradar el insecticida. Los insectos del primer grupo tuvieron una tasa de supervivencia entre el 22% (administración oral) y el 28% (administración a través del exoesqueleto), mientras que la supervivencia en el segundo grupo varió entre un 70% (administración a través del exoesqueleto) y un 92% (administración oral), lo que indica que las chinches desarrollaron la resistencia al fenitrotión después de incorporar las bacterias que degradan el insecticida.

Cepas de Burkholderia empleadas en el experimento y resistencia al fenitrotión. SFA1, KM-A y KM-G son cepas capaces de degradar el fenitrotión y RPE67, RPE301 y RPE239 son cepas normales. TKS-1 y TKS-7 son dos líneas de chinches de las judías (arriba). La mayor diferencia entre las tasas de supervivencia se da con las cepas SFA1 y RPE67 (abajo). La dosis letal de fenitrotión para matar a las chinches con la cepa SFA1 triplica a la de las chinches con la cepa RPE67.

Presencia natural de Burkholderia que degrada el fenitrotión

Un estudio con 846 chinches de las judías procedentes de 13 localidades japonesas reveló que ninguna de ellas tenía bacterias capaces de degradar el fenitrotión; de igual modo, también resultaron negativos los casos de la chinche del arroz (Leptocorisa chinensis) y de la chinche oriental (Cavelerius saccharivoru), insectos que también mantienen una relación simbiótica con Burkholderia. Así pues, la concentración de bacterias capaces de degradar el fenitrotión suele ser baja en los suelos de cultivo en los que se emplea el insecticida con poca frecuencia o en poca cantidad.
Tan sólo en Minamidaito, una isla de Okinawa en la que se cultiva caña de azúcar y en la que se han empleado anualmente 2,8 kilos de fenitrotión por hectárea durante al menos cinco años para combatir a la chinche oriental, encontraron que un 8% de las chinches que habían recogido portaba Burkholderia con capacidad para degradar el insecticida. Esa misma cepa también confería experimentalmente resistencia a la chinche de las judías.

Fenitotrión en los suelos de cultivo y su efecto en los simbiontes

Cuando aplicaron fenitrotión a muestras de suelo de cultivo, más del 80% de las colonias de bacterias que aislaron tenían capacidad para degradar el insecticida y más del 90% de las chinches que se desarrollaron en las plantas de soja cultivadas en esos suelos adquirieron estas bacterias. La aplicación continuada del insecticida no sólo provocaba un aumento de las bacterias que eran capaces de degradarlo sino que también aumentaba la probabilidad de que las chinches desarrollaran resistencia al incorporar esas bacterias.
Aunque se conocen casos de bacterias simbióticas que confieren resistencia frente a insecticidas biológicos y avispas parasitoides, el caso de Burkholderia amplía el fenómeno a los insecticidas químicos, cuyo uso está más extendido y tienen una mayor importancia para la agricultura y la salud pública.
El descubrimiento de la resistencia a insecticidas mediada por microorganismos simbióticos tiene varias implicaciones:

1. La aplicación continuada de insecticidas puede provocar un aumento de la población de los microorganismos que los degradan, atajando el camino para el desarrollo de la resistencia incluso en ausencia de plagas.
2. Los insectos pueden adquirir la resistencia a los insecticidas inmediatamente en lugar de hacerlo por selección natural. Bastaría con que se desplazasen a una zona con bacterias que los degradan y se estableciera una relación simbiótica entre ellos.
3. Las bacterias simbióticas no sólo proporcionan la resistencia a los insecticidas sino que los efectos beneficiosos que producen en sus insectos huéspedes facilitan la propagación de la resistencia dentro de la población.
4. Asimismo, la asociación con insectos también puede favorecer la proliferación y dispersión de bacterias que degradan insecticidas.
5. Debido a la naturaleza microbiana de la resistencia, ésta se puede transmitir horizontalmente a otras plagas de insectos y a otros organismos.

Symbiont-mediated insecticide resistance

Yoshitomo Kikuchi, Masahito Hayatsu, Takahiro Hosokawa, Atsushi Nagayama, Kanako Tago y Takema Fukatsu. 2012. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, edición online del 23 de abril de 2012.Yoshitomo Kikuchi, Masahito Hayatsu, Takahiro Hosokawa, Atsushi Nagayama, Kanako Tago, Takema Fukatsu (2012). Symbiont-mediated insecticide resistance Proc. Natl. Acad. Sci. USA DOI: 10.1073/pnas.1200231109 Fuente: http://entomoblog.net/Resistencia-simbiotica.html