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Ciencia

Las plantas contra las bibijaguas: se da vuelta el partido

Defensivos naturales a base de sustancias extraídas de vegetales matan a las hormigas cortadoras y a los hongos que éstas cultivan para alimentarse

MIGUEL BOYAYANLa bibijagua Atta sexdens, una de las más dañinas para la agricultura en BrasilMIGUEL BOYAYAN

Plantas que combaten a las hormigas: investigadores de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Rio Claro han descubierto sustancias extraídas de hojas y semillas que matan a las hormigas cortadoras o bibijaguas (Atta sexdens), una antigua y persistente plaga de la agricultura brasileña. Los mismos compuestos fueron letales contra los hongos que dichos insectos cultivan y que les sirven de alimento. Testeados con éxito en laboratorio, estos productos están ahora comenzando a ser sometidos a estudios de campo y, si todo sale bien, en algunos años estarán disponibles en el mercado de insecticidas y fungicidas agrícolas, que mueve alrededor de 900 millones de reales anuales.

Este proyecto, coordinado por João Batista Fernandes, del Departamento de Química de la UFSCar – que hace diez años que está abocado a la creación de un insecticida natural contra las cortadoras -, ese inició con el estudio de plantas popularmente conocidas como tóxicas para las hormigas. Un ejemplo es el ajonjolí (Sesamun indicum), que los agricultores utilizan asociado a los cultivos que desean proteger. Los investigadores constataron que algunas plantas son realmente evitadas por las hormigas cortadoras: éstas generalmente no cortan hojas de ricino, por ejemplo.

Centrados en 15 plantas, ellos concluyeron que cuatro sustancias presentes en algunas de éstas tenían mayor potencial: la ricinina, extraída de la hoja del ricino (Ricinus communis); la sesamina, de la simiente de ajonjolí; una cumarina presente en la mayoría de los cítricos y ácidos grasos de varias plantas. El grupo verificó que la ricinina mata a las hormigas, mientras que la sesamina, la cumarina y los ácidos grasos actúan contra los hongos. “Hallamos otras sustancias que parecen tener el mismo grado de eficiencia, pero que no existen en concentraciones tan elevadas”, dice Fernandes.

Venenos prohibidos
La bibijagua, un insecto herbívoro dominante en varios ecosistemas sudamericanos, causa grandes estragos. Un nido adulto, de tres años, puede albergar hasta 5 millones de hormigas, cubriendo una área de 100 metros cuadrados y consumiendo una tonelada de materia vegetal fresca por año, dañando pastajes, cultivos (como la caña de azúcar y cítricos) y áreas de reforestación, en particular aquéllas en la que se utiliza el eucalipto. Las pérdidas ascienden al 20% del área infestada. Actualmente, el combate contra esta plaga se lleva a cabo mediante insecticidas altamente contaminantes y tóxicos – a punto tal que la comercialización de algunos de éstos, como el DDT, el Aldrin y el BHC, se encuentra prohibida desde 1992.

En busca de insecticidas más selectivos y menos agresivos para con el medio ambiente y el hombre, los investigadores comenzaron por estudiar el comportamiento del hormiguero. Luego, ya en laboratorio, trataron de extraer las sustancias, verificar cuáles de éstas eran atractivas y cuáles funcionaban como repelentes para los insectos, para entonces desarrollar insecticidas y fungicidas.

Digestión por el hongo
Asimismo, fue muy importante para el equipo el entender la dinámica de vida de las bibijaguas. Son insectos sociales y, a diferencia de las hormigas comunes, no son predadoras de otros insectos: hace cerca de 50 millones de años, explica Fernandes, las hormigas de la tribu Attini evolucionaron hacia el cultivo de hongos, con los cuales viven en simbiosis. Ellas cortan la materia vegetal, que usan como sustrato para el desarrollo en el hormiguero del hongo Leucoagaricus gongylophorus. Es decir: no se comen los pedazos de hojas que llevan al nido, sino que los dejan allí para sean degradados por el hongo, y este último sí es el principal alimento de la reina y el único de las larvas. Las hormigas adultas se alimentan de sustancias de la sabia de las plantas y, aparentemente, también de los productos de la degradación de la materia vegetal por el hongo.

Para descomponer esa materia vegetal, el hongo secreta un conjunto de enzimas (xilanasas, amilasas, celulasas y pectinasas) que transforman a los polisacáridos presentes en las hojas en azúcares solubles (glucosa y xilosa, principalmente), nutrientes esenciales para las hormigas. “La inhibición de esas enzimas reduciría la formación de los nutrientes y acabaría inhibiendo o incluso eliminando el hormiguero”, dice el farmacéutico Maurício Bacci Júnior, investigador del Centro de Estudios de Insectos Sociales (CEIS) y profesor del Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Unesp de Rio Claro.

Solicitud de patente
La extracción del principio activo de las hojas de ricino y de las semillas de ajonjolí le demandó al grupo alrededor de cuatro años, tiempo también utilizado en los bioensayos, para comprobar su ación insecticida y fungicida. De cada órgano de la planta – hoja, tallo, corteza, flor, semilla, fruto y raíz -, los investigadores hicieron cuatro extractos diferentes. Luego procesaron los extractos que mostraron actividad, hasta obtener ricinina y sesamina puras. Los ácidos grasos, a su vez, fueron extraídos de las hojas de diversos vegetales, u obtenidos de los triglicéridos presentes en ciertas semillas.

La obtención de los principios activos se basó en la metodología del fraccionamiento en contracorriente: “Es una técnica basada en la existencia de como mínimo dos solventes que no se mezclan y en la solubilidad de las sustancias en esos solventes”, explica Fernandes. Aplicada por primera vez para la obtención de ricinina y sesamina, esta técnica permite extraer el principio activo en menor tiempo, con menor costo y un grado de pureza muy superior con relación a las metodologías comunes de cromatografía en columnas con un soporte sólido, como el sílice o la albúmina.

Según Fernandes, tanto esa metodología como los cebos que desarrollaron y las formas de aplicación individual o asociada de los compuestos están siendo descritas para que se concreten los pedidos de patente. Los cebos son formas de uso del hormiguicida con soporte sólido – en general pulpa de fruta cítrica atractivos para los insectos – mezclado con la sustancia activa y ofrecido en el centro del hormiguero o en la senda de las hormigas.

La elaboración por vías sintéticas de sustancias activas con poder insecticida o fungicida también ha mostrado buenos resultados. Los ensayos con compuestos basados en sesamina, amida, flavanoides, cumarina y derivados de ricinina mostraron que tienen una acción eficaz contra hormigas u hongos.”La síntesis de algunas de esas sustancias es realizada a partir de productos comerciales de bajo costo y utiliza procesos sencillos”, resume Fernandes, que evita brindar mayores informaciones sobre el secreto que será patentado. “Y algunas de éstas probaron tener acción igual o superior a las sustancias naturales, principalmente en el combate contra el hongo”, agrega. En un artículo publicado en 2001 en la revista Pest Manajeent Science, el grupo detalla la actividad de compuestos sintéticos basados en sesamina sobre las hormigas cortadoras y sobre el hongo.

Producción viable
Con los avances ya obtenidos, los investigadores han develado claramente la viabilidad de la producción a escala industrial, pero no han sellado aún ningún acuerdo con industrias para el desarrollo conjunto de los productos.Una vez probada la eficacia de los nuevos insecticidas en laboratorio, el grupo inició en marzo los ensayos ambientales, para evaluar si factores tales como la variación de temperatura, la humedad o la intensidad de luz interfieren en el efecto biológico de los compuestos. Solamente después de ello los productos elaborados por los científicos de la UFSCar y la Unesp estarán listos para controlar las bibijaguas.

Por dentro de la tribu
En el grupo, Maurício Bacci Júnior se encargó del estudio génico. Analizó la evolución de la tribu Attini, que congrega a unas 200 especies, de las cuales las más evolucionadas son las bibijaguas (14 especies del género Atta) y los zompopos del género Acromyrmex. A partir de este estudio, que fue concluido durante este mes, Bacci sugiere la existencia de una nueva especie de hormiga cortadora, derivada de la Atta sexdens, y describe variedades genéticas en otras especies.

También ha identificado, en la escala evolutiva de las Atta , al pariente más cercano de la sexdens que no ha sido relatado como plaga, pese a que también come materia vegetal fresca: es laAtta robusta : “Su existencia se restringe a los estados de Río de Janeiro y Espírito Santo, al contrario de la Atta sexdens , que puede ser hallada en todo el país. De esta manera, los estudios comparativos entre ambas especies pueden identificar las características que hicieron que laAtta sexdens se convirtiera en una plaga”. Bacci analizó los genes nucleares y mitocondriales para distinguir a las hormigas. Para tal fin seleccionó marcadores moleculares a partir del secuenciamiento de ADN.

“Entre esos marcadores, una región del genoma mitocondrial se mostró sumamente útil”. Mientras dos genes permiten establecer relaciones evolutivas entre diferentes géneros y especies, con la región escogida se puede diferenciar a las poblaciones de la misma especie que viven en regiones diferentes. Otro descubrimiento de Bacci se refiere a los hongos. Después de juntar 18 hongos usados por diferentes hormigas cortadoras, Bacci estudió sus características. La comparación entre las secuencias de ADN ribosomal sugiere que éstos son genéticamente semejantes.

“Estos resultados demuestran que las hormigas que presentan diferencias de hábitos, preferencias alimentarias y aparición como plagas agrícolas sobreviven a base de hongos idénticos. De esta manera, esos hongos se transforman en objetivos predilectos para el control de las hormigas cortadoras, pues probablemente el mecanismo de control del hongo será eficiente para combatir a la mayoría de éstas.”

LOS PROYECTOS
Especies Vegetales y Productos Naturales Sintéticos para el Control de Hormigas Cortadoras
Modalidad
Proyecto Temático
Coordinador
João Batista Fernandes – Laboratorio de Productos Naturales de la Universidad Federal de São Carlos
Inversión
R$ 919.304,64

Estudio de la Evolución de las Attini Derivadas y aislamiento de sus Hongos Simbiontes
Modalidad
Programa Joven Investigador
Coordinador
Maurício Bacci Júnior – Centro de Estudios de Insectos Sociales de la Universidad Estadual Paulista/ Rio Claro
Inversión
R$ 212.334,43

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