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10.3.1: Control biológico de invasores - Biología

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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 mantener 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 de los enemigos naturales que los mantenían 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 insectos

Insecto escama cojín algodonoso

En 1887, este insecto, una importación de Australia, estaba devastando las plantaciones de cítricos de California. Un entomólogo estadounidense fue a Australia para encontrar un enemigo natural y regresó con el escarabajo vedalia, una especie de mariquita. Lanzado en California, el escarabajo rápidamente controló la escala.

Al menos hasta 1946. En ese año, la plaga hizo una reaparición espectacular. 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. Sólo mediante la alteración de los procedimientos de pulverización y la reintroducción del escarabajo se volvió a controlar el insecto escama.

La técnica masculina estéril

Esta técnica se aplicó por primera vez contra el mosca del gusano barrenador, una plaga grave del ganado. Las moscas hembras ponen sus huevos en llagas u otras heridas abiertas en los animales. Después de la eclosión, las larvas comen los tejidos de su huésped. Mientras lo hacen, exponen un área aún mayor a la puesta de huevos, a menudo finalmente matando al huésped.

Antes de su erradicación del sureste de los Estados Unidos, el gusano barrenador causaba enormes pérdidas anuales de ganado. La técnica del macho estéril consiste en liberar moscas esterilizadas y criadas en fábrica a la población natural. La esterilización se realiza exponiendo las moscas de la fábrica a la radiación gamma suficiente para hacerlas estériles, pero no lo suficiente como para reducir su vigor general.

A principios de 1958, se liberaron hasta 50 millones de moscas esterilizadas cada semana desde aviones que volaban sobre Florida y partes de los estados vecinos. Cada vez que una hembra fértil de la población natural se apareó con un macho estéril, la hembra puso huevos estériles. Dado que las hembras se aparean solo una vez, su carrera reproductiva llegó a su fin. A principios de 1959, la plaga se eliminó por completo al este del río Mississippi. El éxito dependía solo de los machos estériles. De hecho, la presencia de hembras estériles era un inconveniente (porque competían con el objetivo previsto), pero era difícil separar los sexos.

Los estados del suroeste presentaban un problema más difícil porque las moscas pasan el invierno en México y con cada nueva temporada podrían cruzar la frontera. Aun así, al expandir el programa para incluir también a México, la mosca del gusano barrenador fue finalmente eliminada de ambos países en 1991.

La técnica del macho estéril también se ha utilizado con éxito contra varias otras plagas de insectos, que incluyen

  • La "moscamed", una mosca de la fruta destructiva (no Drosophila) en California
  • La mosca tsetsé, el vector de la enfermedad del sueño africana.

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 ellos en lugar de con hembras salvajes. Por esta razón, los sexos ahora están separados, una operación costosa, y solo los machos liberados.
  • La irradiación puede dañar a los machos de manera sutil, reduciendo su eficacia 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 Ciencias) han diseñado Drosophila así que eso

  • Solo se producen machos.
  • Cuando estos se aparean con hembras normales, las hembras sólo dan a luz machos (acabando así con 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 une el elemento de respuesta (tet RE), que forma parte del promotor de un gen (Gen de la toxina) que codifica una proteína cuyo producto es letal para el insecto.
  • Solo hembras producir el factor de transcripción que se une En.
  • Si el antibiótico tetraciclina se administra a los insectos, se une al factor de transcripción tet TA, produciendo un cambio alostérico que evita 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 producen hembras viables.
  • En el ausencia de tetraciclina, el factor de transcripción tet TA (disco verde) encender el promotor de la toxina y no se producen hembras.
  • Debido a que el potenciador tet TA (En) responde a un factor de transcripción producido solo por mujeres, los machos se producen tanto si hay tetraciclina presente como si no.

Si este sistema pudiera aplicarse a una plaga de insectos (y la mayoría parece producir el mismo factor de transcripción específico de la mujer [óvalo rojo]),

  • la eliminación de la tetraciclina de la comida de un lote de moscas en la fábrica produciría una nueva generación que solo contendría machos.
  • Liberados en la naturaleza, estos pasarían su cromosoma transgénico a la descendencia de todas las hembras salvajes con las que se aparearon.
  • Los genes son dominantes, por lo que aunque la próxima generación sería heterocigótica, solo se producirían machos.
  • Por lo tanto, la población de plagas pronto se extinguiría.

En 2010, liberación de mosquitos machos Aedes aegypti, el vector del dengue - modificado genéticamente (GM) con un sistema similar redujo la población de mosquitos residentes en parte de Gran Caimán (Caribe) en un 80%.

Gene Drive

Ahora se han desarrollado técnicas que aumentan en gran medida la frecuencia de cualquier gen deseado en una población. Hasta ahora, las incertidumbres de la rápida propagación de un gen modificado a través de una población silvestre entera han mantenido el proceso estrictamente confinado al laboratorio. El proceso, llamado impulso genético o reacción en cadena mutagénica, se describe en una página separada.

Confusión masculina

Los atrayentes sexuales de insectos también se han incluido en la lucha contra insectos dañinos. La distribución de un atrayente sexual a lo largo de un área enmascara el propio atrayente de la hembra, por lo que los sexos no logran reunirse. A esto se le llama "interrupción de la comunicación" o "confusión masculina". En algunas áreas de cultivo de algodón, la confusión de los hombres con el atrayente sexual del gusano rosado redujo la necesidad de insecticidas químicos convencionales en un 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 de insectos destructivos.

  • La bacteria Bacillus popilliae se suministra comercialmente para ayudar a controlar el escarabajo japonés al infectarlo con la "enfermedad lechosa".
  • bacilo turingiensico ("Bt") se vende comercialmente para ayudar a controlar una serie de insectos dañinos. En algunos casos, la propia bacteria infecta las plagas y finalmente las mata. Pero en la mayoría de los casos, es la toxina fabricada por la bacteria mientras crece en cultivo lo 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 pastizales expulsando plantas forrajeras. En 1924, la polilla del cactus, Cactoblastis cactorum, se introdujo (desde Argentina) en Australia. Las orugas de la polilla se alimentan vorazmente de nopal, y en unos pocos años, las orugas habían recuperado la tierra de pastoreo sin dañar una sola especie nativa. Sin embargo, su introducción al Caribe en 1957 no produjo resultados tan felices. En 1989, la polilla del cactus había llegado a Florida y ahora amenaza a 5 especies de cactus nativos allí.

Hierba de Klamath

En 1946 se introdujeron dos especies de escarabajos Chrysolina en California para controlar la hierba Klamath (también conocida como St. Johnswort, y la misma planta que produce la popular mezcla de hierbas) que estaba arruinando millones de acres de tierras de pastoreo en California y el noroeste del Pacífico. . Antes de su liberación, los escarabajos fueron cuidadosamente probados para asegurarse de que no recurrieran a plantas valiosas una vez que hubieran comido toda la hierba Klamath que pudieran encontrar.

Los escarabajos tuvieron un gran éxito, restauraron alrededor del 99% de las tierras de distribución en peligro de extinción y les ganaron 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 destino muy limitada; es decir, comer solo una gama muy limitada de huéspedes
  • Pruebe cada candidato con cuidado para asegurarse de que una vez que haya limpiado el objetivo previsto, no se convierta en especies deseables.
  • No use controles biológicos contra especies nativas.
  • Evite la introducción de especies exóticas en el medio ambiente.


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