Control natural de plagas: las plantas reclutan a los enemigos de sus enemigos

Estas sigilosas tácticas de supervivencia podrían enseñarnos a frenar el uso generalizado de pesticidas químicos en la agricultura. Pero primero, los investigadores deben aprender cómo la aparentemente indefensa flora despliega esta magistral estrategia.

Por Tim Vernimmen / Traducido al español por Debbie Ponchner

Las plantas pueden parecer indefensas ante los insectos, ya que no tienen manos ni cola para ahuyentarlos. Pero muchas producen potentes sustancias químicas repelentes, desde las que solo saben o huelen mal hasta las que pueden matar.

Estos repugnantes compuestos funcionan bien contra los insectos mordisqueadores y chupadores de savia que se alimentan de una amplia gama de tipos de plantas, así como contra los mamíferos que pastan y ramonean. Pero, inevitablemente, a lo largo de la evolución, algunos animales se han especializado hasta el punto de sentirse atraídos por las sustancias más repulsivas que han inventado las plantas. De hecho, muchos de los cultivos que nuestra especie cultiva para el consumo, desde el tabaco hasta el café o el cilantro, nos atraen precisamente por los compuestos que producen para disuadir a los herbívoros. ¿Qué puede hacer una pobre planta?

Algunas, a través de la selección natural, han evolucionado una estrategia diferente destinada a despachar a los visitantes no deseados: envían señales olorosas para atraer a los enemigos de sus enemigos. Dependiendo de la señal, varios miembros de un variopinto grupo de criaturas interesadas pueden responder. Algunos devoran a los comedores de plantas, mientras que otros simplemente depositan sus huevos en ellas y dejan que sus larvas terminen el trabajo. Otros traen bacterias mortales.

El ecólogo químico Ted Turlings, de la Universidad de Neuchâtel, en Suiza, lleva más de tres décadas estudiando esta bolsa de trucos en diversos lugares del mundo. En su opinión, un mejor conocimiento de estas soluciones naturales podría ayudarnos a reducir el uso de pesticidas químicos, que son una amenaza no solo para muchos aliados potenciales de los insectos, sino también para la salud humana.

Turlings y el coautor Matthias Erb, de la Universidad de Berna, describen en el Annual Review of Entomology la intrigante química entre las plantas y los organismos que las protegen de las plagas, y cómo podríamos utilizarla en nuestro beneficio. Esta entrevista ha sido editada para lograr más claridad.

¿Cómo empezó a interesarse por este tipo de interacciones inesperadas?

Después de terminar mis estudios en los Países Bajos, hice un doctorado en Estados Unidos, en la Universidad de Florida; de hecho, trabajé en las instalaciones del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. Mi supervisor de entonces me pidió que averiguara cómo determinadas avispas parásitas encuentran a sus huéspedes. Se trata de avispas diminutas que ponen sus huevos en otros insectos, y de cada huevo sale una larva que luego se comerá al insecto huésped.

Yo estaba estudiando las avispas que atacan a las orugas que se alimentan de plantas de maíz, y al principio pensamos que las avispas debían utilizar olores y señales visuales procedentes de las orugas. Pero rápidamente descubrimos que eran las plantas las que emiten activamente volátiles que atraen a estas avispas. Y resultó que estaban produciendo una mezcla de compuestos muy específicos en respuesta a un ataque de orugas, unos que normalmente no emiten.

El simple hecho de dañar la planta no induce estas mismas emisiones. Pero si se daña la planta y luego se unta un poco de saliva de oruga en el lugar dañado, se obtiene la misma reacción. Eso nos intrigó mucho, ya que sugería que las plantas pueden reconocer lo que las ataca y responder en consecuencia.

Algunos compuestos se emiten inmediatamente desde el lugar dañado —los llamamos volátiles de la hoja verde; son los que hueles cuando cortas el césped—. Pero, además, la planta sintetizará estos nuevos compuestos en respuesta al escupitajo, unos que solo produce cuando la atacan las orugas. Y estos no solo se emiten desde el lugar del daño, sino también desde las hojas no dañadas de una planta que está siendo atacada.

Mucho más tarde se descubrió que no solo las avispas parásitas pueden captar estos olores, sino también las plantas vecinas. Y otros investigadores han descubierto que la respuesta es más fuerte en las plantas más emparentadas entre sí. Los científicos siguen debatiendo si otras plantas están simplemente escuchando esta señal, o si las plantas atacadas se están comunicando y pueden beneficiarse de alertar a las vecinas. Ayer discutía este tema con un colega.

¿Cómo funciona esto desde el punto de vista de las avispas? ¿Existe una especie de avispa para cada combinación de planta y plaga?

No exactamente. Las avispas con las que trabajamos son generalistas, por lo que pueden atacar a muchas especies diferentes de orugas en muchos tipos diferentes de plantas. Todas estas plantas emiten diferentes volátiles. Se ha demostrado que las avispas tienen que aprender a asociar estos olores con la presencia de insectos huéspedes en los que depositar sus huevos.

Así que las avispas se enfrentan a diferentes señales todo el tiempo, y no siempre es predecible qué señal será la más beneficiosa. Uno puede imaginar que una avispa ingenua que acaba de salir de su capullo comenzará utilizando señales generales, como los volátiles de hojas verdes que he mencionado antes, que son emitidos por las plantas cuando son atacadas.

De este modo, pueden encontrar una planta atacada por escarabajos y, como no pueden poner sus huevos en ella, aprenderán a evitar los olores específicos asociados a esa situación. Pero en cuanto encuentren una planta atacada por una oruga y la identifiquen como el huésped adecuado, recordarán los olores circundantes como algo en lo que centrarse.

¿Sería posible entrenar a las avispas para que se sientan atraídas por un determinado olor, por ejemplo, a fresa, y rociarlo sobre las plantas que queremos que protejan de los insectos herbívoros?

Desde luego tiene sentido, si se intenta combatir una plaga concreta, entrenar a las avispas en los olores asociados a esa plaga. Pero yo no seguiría el enfoque de la fresa que propones, porque lo que ocurriría, creo, es que volarán alrededor, buscarán hospedadores allí donde huela a fresa, y no encontrarán nada. Y con el tiempo, empezarán a evitar ese olor. Puede que sea una buena forma de mantenerlas en tu campo durante un tiempo, pero puede que no funcione durante mucho tiempo.

Me parece que sería más útil entrenar a las avispas, antes de soltarlas, con un olor que probablemente las lleve a la plaga que quieres que maten. Esto podría hacerse combinando un olor típicamente emitido por una planta atacada con heces de oruga, que a las avispas les excita mucho, pero que solo pueden oler cuando se acercan mucho.

Las heces de las orugas son casi inodoras, lo que tiene sentido: las orugas han evolucionado para minimizar cualquier posible señal para sus enemigos. Para las plantas es todo lo contrario: liberan grandes cantidades de los volátiles que producen para atraer a las avispas y otros enemigos naturales de las orugas.

El uso generalizado de pesticidas en la agricultura para eliminar las plagas de los cultivos ha contribuido a la drástica disminución de las poblaciones de insectos. ¿Es posible que estos plaguicidas hayan reducido el número de enemigos naturales disponibles para ayudarnos a controlar las plagas de los cultivos?

Sí, en Suiza se están haciendo esfuerzos para tener franjas de flores junto a los campos de cultivo, lo que ya ayuda a mantener a los enemigos naturales cerca.

Pero si pensamos en cómo se cultiva el maíz en EE.UU., hacer eso sería más complicado. En gran parte del Cinturón del Maíz, donde se produce el 40 % de todo el maíz del mundo, no hay más que maizales. Bueno... y mucho gusano alferillo o diabrótica, una larva de escarabajo que se alimenta del cuello de la raíz de la planta de maíz, rico en nutrientes, y que sostiene el tallo.

Actualmente hay formas relativamente eficaces de controlar esa plaga mediante pesticidas y plantas modificadas genéticamente, las plantas Bt, que producen una toxina que mata las larvas. Pero en todos los casos, me temo que los escarabajos acabarán desarrollando resistencia.

La única forma de evitarlo, creo, es utilizar organismos vivos para controlar las plagas.

Dado que estas larvas son subterráneas, imagino que las avispas no serán de mucha ayuda.

Así es. Pero, de hecho, hay algunos mecanismos muy similares que operan bajo tierra. Cuando son atacadas, las raíces de la mayoría de las variedades de maíz fuera de EE.UU. producen un compuesto llamado cariofileno, que atrae a una serie de especies de pequeños gusanos llamados nematodos que tienen un ciclo de vida realmente intrigante.

Los nematodos juveniles utilizan señales como el cariofileno para encontrar larvas de escarabajo, luego penetran en ellas a través de cualquier abertura que encuentren. Allí liberan las bacterias que siempre llevan consigo. Estas bacterias producen toxinas que matan y digieren a los insectos muy rápidamente, y luego se multiplican rápidamente. A continuación, los nematodos se alimentan de estas bacterias y de las entrañas digeridas del insecto.

Pasan por varios ciclos vitales, produciendo miles de nuevos nematodos que acabarán saliendo del cadáver e irán en busca de un nuevo huésped.

Curiosamente, aunque el cariofileno repele a muchos insectos herbívoros, las larvas del escarabajo conocido como gusano alferillo o diabrótica se sienten atraídas por cantidades bajas del mismo. Quizá por este motivo, en EE.UU. se ha seleccionado la capacidad de producir cariofileno en las variedades locales de maíz.

Hemos demostrado en un ensayo de campo que si restauramos esta capacidad insertando un gen del orégano, una planta que produce mucho cariofileno, podemos reducir significativamente los daños del gusano alferillo porque sus raíces resultan muy atractivas para el nematodo. Sin embargo, como la función del cariofileno es doble —atrae al nematodo que mata al gusano alferillo, pero también al propio escarabajo—, no estoy seguro de que esto llegue a comercializarse nunca.

Ahora estamos explorando métodos para aplicar los nematodos más directamente a los insectos que son plaga. Estos esfuerzos se centran en el cogollero del maíz, que en realidad es una oruga, una plaga importante en África y Asia que también es muy probable que aparezca en Europa en los próximos años. Como ataca a la planta por encima del suelo, normalmente no entra en contacto con los nematodos que atacan a las larvas de insectos por debajo del suelo. Por tanto, no tiene defensas contra los nematodos.

Hemos descubierto que los nematodos son muy eficaces para matar a las orugas si los inyectamos en un gel en el centro de la planta o los aplicamos en su superficie. Hemos hecho ensayos de campo en Ruanda que demuestran que son tan eficaces como los plaguicidas, y este año vamos a hacer un ensayo de campo en Vietnam para probarlo también allí.

Y en todos los casos utilizamos nematodos locales, para evitar los riesgos asociados a la introducción de nuevas especies.

¿De dónde proceden estas plagas de rápida propagación, como el cogollero del maíz?

Procede de América, posiblemente de México, de donde proceden muchos de nuestros cultivos. En su zona de origen, el gusano cogollero es menos problemático, probablemente porque es eliminado con bastante eficacia por insectos parásitos y depredadores. Pero en otras partes del mundo, parece que esos enemigos naturales son mucho menos eficaces.

El gusano cogollero se detectó por primera vez en África en 2016 y, en tres años, se extendió por toda el África subsahariana, causando daños por valor de miles de millones de dólares. Luego, en 2018, se detectó en Asia, y ahora se ha extendido por toda Asia e incluso Australia, causando daños increíbles. Esto ha provocado un enorme aumento en el uso de pesticidas, que tiene efectos extremadamente negativos no solo en el medio ambiente, sino también en la salud de las personas que los aplican, que a menudo no tienen los medios para protegerse.

Por eso es muy importante buscar alternativas, con socios locales, que es donde entran en juego los nematodos.

¿Cuál cree que es la probabilidad de que las plagas también se vuelvan resistentes a los nematodos?

Nunca digas nunca, pero creo que es poco probable, porque a diferencia de los pesticidas o las toxinas, los nematodos y las bacterias que transportan pueden adaptarse a cualquier cambio que las plagas puedan evolucionar para evitar ser eliminadas. Hay tantos nematodos que es probable que siempre haya algunos con una mutación genética que supere la resistencia de la especie plaga. Y si ese nematodo no evoluciona por sí mismo, también podemos echarle una mano, seleccionando los nematodos que siguen siendo eficaces en el laboratorio, incluso cambiando a una especie diferente. Esa es la ventaja de trabajar con organismos vivos: podemos seleccionar, y ellos pueden evolucionar. Y cuanto mejor los comprendamos, más posibilidades se abrirán.

Ahora estamos trabajando en sensores capaces de detectar qué plantas están siendo atacadas, e incluso distinguir entre las distintas especies de orugas, basándose en los olores que producen las plantas. Esperamos que en un par de años podamos tener un robot recorriendo un campo, oliendo las plantas, y no solo informando al agricultor en tiempo real de qué plantas están siendo atacadas, sino quizá también rociándolas con algunos nematodos.

Ya existen robots capaces de detectar las malas hierbas y rociarlas con herbicida, y en agosto probaremos si estos robots también pueden utilizarse para rociar los nematodos que matan insectos.

Este artículo apareció originalmente en Knowable en español, una publicación sin ánimo de lucro dedicada a poner el conocimiento científico al alcance de todos. Suscríbase al boletín de Knowable en español