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El reclamo químico: El mundo de los compuestos volátiles

El reclamo químico: El mundo de los compuestos volátiles

En la naturaleza, las interacciones ser vivo-ser vivo, no importa el carácter funcional, es algo esencial para la existencia de los diferentes niveles que engloban las redes tróficas y, en su conjunto, la creación de los ecosistemas. Conceptos como la evolución, la adaptación o la extinción de especies en muchos casos viene condicionado por la relación que estas ejercen entre sí.

Centrándonos en el comportamiento entre especies, cabe recalcar la gran variedad de conductas posibles entre individuos. La simbiosis es el ejemplo por excelencia de relación interespecífica donde podemos observar un beneficio mutuo, esto se lleva a cabo en asociaciones de organismos donde encontramos líquenes (interacción hongo-alga/cianobacteria), micorrizas (interacción hongo-planta) o en la polinización (insectos-plantas).

No obstante, la búsqueda de la supervivencia en ocasiones evoca a la competencia, y es aquí cuando se observan pautas de interés individual como la depredación o el parasitismo.

Para los insectos que se alimentan de otros insectos (denominados en conjunto insectos entomófagos) es fundamental el comportamiento de búsqueda de sus presas. Para ello, se guían por el tamaño, color o forma de estas, así como por los sonidos que producen para comunicarse o al moverse. Además, la naturaleza de estos seres vivos les permite también ser capaces de reconocer compuestos químicos volátiles que las presas emiten, frecuentemente feromonas con funciones sexuales o de protección.

Sin embargo, en este tipo de interacción hay que tener en cuenta un factor disuasorio: las plantas de las que se alimentan las presas herbívoras también generan estas sustancias. Aunque las producen continuamente, su composición y cantidad cambia cuando es atacada por herbívoros, proporcionando así información a los insectos entomófagos. Por ejemplo, cuando una planta de tomate es atacada por pulgones (herbívoros), se genera una respuesta a nivel molecular que atrae a mariquitas (enemigos naturales de los pulgones). De esta forma, se establece una vía de comunicación insecto-planta que es beneficiosa para ambos. Los enemigos naturales de los herbívoros encuentran más fácilmente a sus presas y las plantas se protegen de los herbívoros. El transporte de estas sustancias en el aire es bastante variado, pudiendo llegar incluso a varios kilómetros. Posteriormente son reconocidas por el insecto en las antenas, que es anatómicamente donde se encuentra el sistema olfativo, mediado por receptores específicos. Estos estímulos son enviados al cerebro, que es el lugar donde se efectúa el procesamiento de información. Como consecuencia, se genera un cambio en el comportamiento, que hace que el insecto dirija su movimiento hacia las plantas atacadas por su presa. Cada especie tiene un conjunto distinto de receptores codificados en su ADN, lo que determina el espectro de moléculas que puede identificar. Sin embargo, también pueden aprender cuáles son los compuestos que se relacionan con una búsqueda más eficiente, como se ha observado en las hembras de la avispa Aphidius ervi. El proceso tiene lugar mediante aprendizaje asociativo y potencia la atracción hacia ciertas especies vegetales. Por tanto, mediante el reclamo químico, los vegetales modifican los patrones de comportamiento de los enemigos naturales de los herbívoros.

Esta interacción que involucra a tres niveles tróficos distintos (plantas, herbívoros y enemigos naturales) ejerce un papel fundamental en los ecosistemas. Adicionalmente, tiene interesantes aplicaciones para el control de plagas en agricultura. La FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) estima que entre un 20 y un 40% de las cosechas se pierden cada año como consecuencia de las plagas, entre ellas las causadas por insectos tan destructivos como las langostas. Para gestionarlas se usan principalmente insecticidas químicos, muchos de los cuales suponen un peligro tanto para el medio ambiente como para humanos y otros animales. Algunos de ellos incluso han sido prohibidos, como es el caso reciente del clorpirifós en la Unión Europea.

A pesar de estas restricciones existen alternativas, como es el control biológico. El principio de este procedimiento consiste en la reducción de la población del insecto plaga mediante el uso de enemigos naturales. Hay distintas modalidades de control biológico, pero frecuentemente involucra la suelta de insectos entomófagos exóticos en el campo de cultivo (control biológico clásico) o el incremento de enemigos naturales ya presentes en el área (control biológico aumentativo). Se han descrito diversos casos exitosos de control de plagas que afectan a plantas de interés agrícola. Un ejemplo de ello es el uso de la chinche depredadora Orius laevigatus contra un insecto plaga, el trips de las flores (Frankliniella occidentalis), que en nuestro país causa importantes pérdidas económicas en los cultivos de fresa o pimiento, entre otros.

Estos conflictos han estimulado la búsqueda de métodos innovadores más enfocados en las técnicas moleculares con el fin de modular el comportamiento de depredación de los enemigos naturales para una mejor gestión de las plagas. Una de ellas es el cultivo simultáneo de plantas de interés agrícola con plantas aromáticas como la albahaca, cuyos compuestos químicos atraen naturalmente a estos insectos. Otra consiste en modificar genéticamente plantas para que produzcan sustancias atrayentes, lo que se ha conseguido por transferencia de genes de fresa o maíz a Arabidopsis thaliana. Asimismo, se pueden aplicar sustancias volátiles sintetizadas artificialmente mediante dispersores. Por ejemplo, la aplicación de una molécula llamada metilsalicilato atrae a mariquitas de siete puntos (Coccinella septempunctata), las cuales son enemigos naturales de un insecto plaga que afecta a cultivos de soja (Aphis glycines).

En conclusión, hemos visto cómo el comportamiento de los insectos se ve modificado por compuestos químicos producidos por las plantas y cómo esta interacción compleja puede ser explotada en agricultura para el control de plagas.


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Autor Procopio Peinado Torrubia

Doctorando en Biología. Investigador en el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Autor María de los Ángeles Vargas Pérez

Bioquímica. Alumna del máster en Biología Avanzada. Actualmente en prácticas en el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, Consejo Superior de Investigaciones Científicas.


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