Suposiciones sobre estimativas sobre los cultivos transgenicos que producen dos o mas toxinas Bt activas en contra de una misma plaga pueden conducir a estrategias inadecuadas para retrasar la evolucion a la resistencia de plagas.
Un nuevo estudio de cientificos de la UA, EEUU, publicado en el Journal Nature Biotechnology, muestra hallazgos que podrian mejorar las practicas de manejo para los cultivos biotecnologicos actuales y promover el desarrollo de nuevas variedades que son mas efectivas y duraderas.
Los cultivos geneticamente modificados para producir proteinas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) para el control de plagas de insectos suman en la actualidad un total de mas de mil millones de acres plantadas en el mundo desde 1996. Ya que algunas plagas han evolucionado rapidamente y generado resistencia a los cultivos Bt que producen solo una toxina, la empresas biotecnologicas han introducido los cultivos Bt llamados «piramide» que producen dos o mas toxinas activas Bt para la misma plaga. Estas piramides han sido adoptadas en muchos paises desde el 2003, incluyendo a los EEUU, India y Australia.
Para evaluar el potencial de las piramides en retrasar la evolucion de la resistencia a plagas, el autor lider del estudio, Yves Carrière, y el coautor Bruce Tabashnik, ambos del Colegio de Agricultura y Ciencias biologicas, analizaron datos de 38 estudios que informan sobre los efectos de 10 toxinas Bt usadas en cultivos transgenicos en contra de 15 plagas de insectos. Hallaron que en muchos casos la eficacia real de los cultivos en contra de las plagas no se encontraba a la altura de las expectativas reportadas por los modelos de simulacion computacionales que buscan predecir la evolucion de la resistencia a plagas. agriculturers.com. De esta forma, las simulaciones podrian subestimar cuan rapidamente las plagas se adaptan a los cultivos Bt, llevando a directrices inadecuadas de manejo.
«La idea detras de las piramides de cultivos Bt, puede ser explicada con una analogia de llave y cerradura», dijo Tabashnik, quien lidera el Departamento de Entomologia del UA, y quien es tambien miembro del Instituto del UA BIO5.
«La cerradura en la puerta es la proteina receptora en las entrañas del insecto, y la llave es la toxina Bt que se une a ese receptor. Para poder matar al insecto, la toxina debe calzar en la cerradura para abrir la puerta y entrar».
«Si se tiene solo una llave -una toxina- y una mutacion ha cambiado la cerradura -el receptor- entonces la toxina no puede abrir la puerta para entrar. El insecto es resistente y sobrevive. Ahora imagina que tienes dos llaves, una para la puerta frontal y otra diferente para la puerta trasera. Digamos que estas tratando de entrar por la puerta frontal, pero la llave no funciona porque la cerradura ha cambiado. Tu segunda llave podria hacerte ingresar por la puerta trasera, si es que la cerradura no ha cambiado tambien. Asi que si no pudiste matar al insecto de una forma, puedes hacerlo de otra. Asi es como funcionan las piramides. Es como tener dos llaves diferentes y asi el insecto necesitaria dos mutaciones diferentes para volverse resistente».
Sin embargo, el escenario descrito arriba es una situacion ideal que por lo general no se consigue en el mundo real, de acuerdo al nuevo estudio. En el otro extremo, algunas piramides de cultivos Bt podrian tener dos toxinas que se unen al mismo receptor.
«En aquel escenario, las llaves son tan similares que las dos abren la puerta frontal, y si la cerradura se ha cambiado, entonces no tuviste suerte», señalo Tabashnik.
La realidad, que los autores encontraron en este estudio, por lo general se encuentra en algun lugar entre medio.
«Si cada toxina es altamente efectiva por si misma, y dos toxinas actuan independientemente, la piramide deberia matar como minimo a un 99,75 por ciento de las plagas susceptibles al Bt», explico Carrière. «En otras palabras, menos de tres de cada mil insectos susceptibles deberian sobrevivir».
Escudriñando la literatura cientifica, Carrière y Tabashnik descubrieron que esta suposicion se cumplia tan solo en la mitad de los casos. Tambien encontraron que, contrario al escenario ideal tipicamente asumido, la seleccion para resistencia a una toxina en una piramide, por lo general causa una resistencia cruzada con otra toxina en la piramide.
Un objetivo de este estudio, explico Carrière, es ayudar a las empresas biotecnologicas a decidir cuales toxinas poner en su piramide basandose en datos que ya existen, en vez de seguir una proceso de prueba y error. » Se comportaran dos toxinas como una sola llave o como dos, o algo intermedio?» señalo. » Y podriamos usar el entendimiento de como estas toxinas funcionan para responder a esta pregunta?».
Para ayudar a encontrar respuestas, Neil Crickmore de la Universidad de Sussex, un experto en la funcion y estructura de las toxinas Bt quien tambien fue coautor del estudio, utilizo datos disponibles online para analizar la similitud de las toxinas en cada una de sus tres partes que las componen, llamadas dominios. agriculturers.com. En consistencia con estudios bioquimicos previos que muestran que el dominio medio de las toxinas juega un papel en la union con los receptores, el nuevo estudio muestra que la resistencia cruzada entre toxinas esta asociada con la similitud de la secuencia de aminoacidos en este dominio. Los resultados de este nuevo estudio tambien indican que la similitud de la secuencia de aminoacidos en otros dominios contribuye a la mortalidad de los insectos susceptibles a Bt en las piramides.
«Identificamos a dominios especificos involucrados en la expresion de rasgos que gobiernan la evolucion de la resistencia a las piramides, y proponen que las toxinas con diferentes secuencias de aminoacidos en estos dominios podria combinarse para producir piramides mas efectivas y durables», señalo Carrière. «Con la tecnologia disponible, es posible ahora cambiar dominios y diseñar cada toxina Bt con la configuracion de dominios deseada. La informacion proporcionada por nuestro estudio podria ayudar al diseño de tales toxinas quimericas usadas en las piramides».
Los autores enfatizaron que su trabajo proporciona a la comunidad procedimientos sistematicos que pueden ser usados por cualquiera que trabaje en estas cuestiones.
«Nuestros resultados implican que las llaves -toxinas- usadas por los agricultores alrededor del mundo en los cultivos Bt, no son tan diferentes como nos gustaria», señalo Tabashnik. «Y eso tiene grandes implicancias para las agencias que se dedican a establecer estandares para el tamaño de los refugios a ser plantados».
La estrategia de refugios es el principal enfoque usado para retrasar la resistencia de las plagas a los cultivos Bt en los EEUU y en otros paises. Esta estrategia esta basada en la idea de que los refugios, que consisten en plantas hospederas no Bt posicionadas cerca o en los cultivos Bt, produzcan plagas susceptibles que se aparean con los individuos mutantes que sobreviven a los cultivos Bt. agriculturers.com. En Arizona, la estrategia del refugio funciono brillantemente en contra del gusano rosado, donde la plaga infesto a los cultivos de algodon durante un siglo, pero ahora es escasa. En India, por otro lado, donde los agricultores no plantan refugios, los gusanos rosados evolucionaron rapidamente generando resistencia al algodon Bt.
Los datos de este estudio podrian ayudar a los modeladores a hacer predicciones mas precisas de como un cultivo Bt piramide se desempeñara y tambien para determinar las estrategias de refugios mas realistamente.
«Proporcionamos una evaluacion realista de cuales toxinas Bt concuerdan con la suposicion de las dos llaves y funcionan bien, para que los agricultores puedan usar refugios mas pequeños», dijo Tabashnik, «y cuales estan mas cerca del escenario de una sola llave, para que asi se hagan refugios mas grandes, o de lo contrario tendremos problemas».
Material traducido por Agriculturers.com
FUENTE: eurekalert.org