Temas selectos en ecología química de insectos. Julio C. Rojas
el reconocimiento de que la comunicación química, que en cierta forma involucra células u organismos, es uno de los atributos fundamentales de la vida misma.
Como seres humanos, sabemos que, comparados con otros animales, percibimos el mundo, principalmente a través de la visión, el sonido y el tacto, pero tenemos, en general, un sentido del olfato muy poco desarrollado; por ello, no es de sorprender que fallamos en apreciar que importantes son las señales químicas en la vida de otros organismos (Cardé & Millar, 2004).
Los atributos y señales químicas son utilizadas por los insectos de múltiples formas incluyendo el reconocimiento sexual, la organización social, como defensa o ataque, y en la búsqueda y reconocimiento de recursos diversos y, en su caso, de hospederos. La ecología química de insectos busca caracterizar el tipo de metabolitos secundarios que intervienen en las múltiples relaciones que los insectos establecen entre si y con otros organismos, particularmente con las plantas.
Los atributos biológicos y químicos de cualquier especie son, en el más amplio sentido, una manifestación de su historia evolutiva completa y, de hecho, de la historia entera de la vida. Durante la investigación científica nos encontramos con muchos problemas al tratar de explicar, en su totalidad, la evolución de una particular estructura, característica, conducta o adaptación fisiológica, sin embargo, por medio de aquellos parámetros que podemos medir, tratamos de llegar a una explicación razonable y consistente de un fenómeno biológico en términos de su existencia presente, más un mínimo de suposiciones acerca de su historia pasada.
Los objetivos encaminados a descifrar la estructura química y el contenido de la información de las moléculas que intermedian las relaciones químicas entre organismos, así como las consecuencias evolutivas y ecológicas de éstas, han derivado en nuevas e importantes vertientes de investigación. Un buen ejemplo del éxito de los enfoques modernos en la ecología química y la biología molecular es el estudio de las relaciones químicas planta-insecto, insecto-insecto y aquellas que involucran, además de éstos, a varios niveles tróficos. La investigación de todas estas relaciones ha tenido un crecimiento acelerado los últimos años, debido a que los resultados pueden ser aplicados en un tiempo muy corto en los problemas de la agricultura o de la medicina y, por lo tanto, tienen un valor potencialmente muy alto, desde el punto de vista económico y social. Por otro lado, estas investigaciones contribuyen al crecimiento integral de todos los aspectos básicos del proceso de comunicación química y señalización organismo-organismo, desde los microorganismos hasta los humanos, y a los niveles desde el molecular hasta el ecosistémico.
En el presente libro, investigadores de reconocido prestigio nacional e internacional, nos ofrecen un amplio panorama de los diversos temas de su especialidad dentro de la ecología química de insectos. Se mencionan en general los principales métodos utilizados en la actualidad para caracterizar diferentes tipos de semioquímicos; los mecanismos de detección de metabolitos que son reconocidos a nivel del centro olfativo primario del cerebro de los insectos, y varias de las técnicas neuroetológicas para estudiar este proceso, así como el papel de las neuronas olfativas de los triatominos (transmisores de la enfermedad de Chagas); se explica de que manera ciertas feromonas específicas, algunas ya caracterizadas químicamente, determinan el comportamiento sexual de lepidópteros y las estrategias en el uso de feromonas para el manejo de lepidópteros plaga; los aspectos de la ecología química de los flebotominos, vectores de Leishmania spp.; los estudios más recientes sobre las señales químicas que intercambian los escarabajos rodadores de estiércol; el flujo de defensas químicas entre individuos, tanto horizontal (de macho a hembra durante la cópula) como vertical (de hembras a su progenie), así como la evolución de las defensas químicas de los insectos especialistas que secuestran metabolitos secundarios de sus plantas hospederas; el origen y mantenimiento de la diversidad de metabolitos secundarios defensivos en las plantas silvestres y su posible aplicación como bioplaguicidas vegetales; los efectos de la domesticación de las plantas en la diversidad fitoquímica; el impacto ecológico de la emisión de variados compuestos volátiles por las plantas que modulan las interacciones entre distintos niveles tróficos y que, además, afectan la química de la atmósfera; los avances en el estudio de las interacciones tritróficas; las investigaciones encaminadas a identificar la función y biosíntesis de semioquímicos que permitan la manipulación del entorno químico para el manejo de las moscas de la fruta y de curculiónidos, entre otras plagas, así como el desarrollo de los inhibidores de enzimas responsables del catabolismo de feromonas como otra alternativa para el manejo integrado de plagas de insectos.
Además del excelente trabajo conjunto que se realizó para editar el presente libro, cabe destacar que tiene el gran mérito de hacer una amplia y valiosa divulgación de la ecología química en español, una tarea que hay que multiplicar para satisfacer las crecientes necesidades de conocimiento científico que tienen estudiantes, maestros e investigadores, en todos los países de habla hispana.
Ana Luisa Anaya
Literatura consultada
Cardé, R.T. & Millar, J.G. 2004. Advances in Insect Chemical Ecology. Cambridge University Press, New York.
Schoonhoven, L.M., Van Loon, J.J.A., & Dicke, M. 2005. Insect-Plant Biology. Oxford University Press.
Walters, D.R. 2011. Plant Defense: Warding off Attack by Pathogens, Herbivores, and Parasitic Plants. Wiley, New York-Blackwell, Chichester.
E. A. MALO RIVERA y J. C. ROJAS. 2012. Métodos de Investigación en Semioquímicos, 17-45. En: J. C. ROJAS y E. A. MALO (eds.). Temas Selectos en Ecología Química de Insectos. El Colegio de la Frontera Sur. México. 446 p.
1
Métodos de Investigación en Semioquímicos
EDI A. MALO RIVERA Y JULIO C. ROJAS
Departamento de Entomología Tropical, El Colegio de la Frontera Sur, Carretera Antiguo Aeropuerto km 2.5, Tapachula, Chiapas, México.Correo electrónico: [email protected]
Resumen. En este capítulo abordamos las técnicas utilizadas en la colecta, análisis e identificación de semioquímicos con la finalidad de contribuir a un mejor conocimiento de éstas y de hacerlas más entendibles tanto para estudiantes como para personal técnico que trabajan en ecología química y en otras especialidades relacionadas. Algunas de estas técnicas han tenido un rápido desarrollo que ha permitido que a la fecha con unos cuantos insectos se logre la identificación de una feromona a diferencia de los miles de insectos requeridos en el pasado. Las técnicas instrumentales usadas en la identificación de compuestos son abordadas en este capítulo de manera general, ya que no pretendemos escribir sendos tratados sobre estas técnicas, pues existen libros en inglés que lo hacen a profundidad.
Introducción
La comunicación química juega un importante papel en casi todos los aspectos de la vida de los insectos, incluyendo la localización de alimento y parejas potenciales, y en la detección de depredadores, entre otras funciones. Los compuestos químicos conllevan una cantidad asombrosa de información, así que uno de los mayores retos es determinar cómo ocurre la comunicación entre los diferentes individuos y su ambiente. Los insectos y plantas liberan compuestos volátiles que pueden afectar la fisiología y comportamiento de los insectos. En años recientes ha habido un gran interés en identificar los volátiles emitidos por insectos y plantas, y entender su efecto en las interacciones intraespecíficas (p. ej. macho-hembra, reina-obrera) e interespecíficas (p. ej. planta-planta, planta-insecto herbívoro, planta-insecto herbívoro-parasitoide).
La identificación de la primera feromona sexual de un insecto, producida por las hembras del gusano de seda para atraer a los machos, fue anunciada por el químico alemán Adolf Butenandt en 1959 (Hecker & Butenandt, 1984). Este investigador ganó el premio Nobel de química en 1939 por haber identificado las hormonas sexuales humanas, estrona, progesterona y testosterona. La identificación de la primera feromona de un insecto fue una tarea bastante difícil ya que para lograrlo se tuvieron que disecar lotes de hasta 500,000 abdómenes de las hembras de Bombyx mori para tener el material suficiente para aislarla en cantidades