Los insecticidas son pesticidas que se utilizan para matar insectos . [1] Incluyen ovicidas y larvicidas utilizados contra huevos y larvas de insectos , respectivamente. Los acaricidas , que matan ácaros y garrapatas , no son estrictamente insecticidas, pero generalmente se clasifican junto con los insecticidas. El principal uso de los insecticidas es la agricultura , pero también se utilizan en el hogar y el jardín, los edificios industriales, el control de vectores y el control de parásitos de insectos de animales y humanos. Se afirma que los insecticidas son un factor importante detrás del aumento de la productividad agrícola del siglo XX. [2] Casi todos los insecticidas tienen el potencial de alterar significativamente los ecosistemas; muchos son tóxicos para los humanos y/o los animales; algunos se concentran a medida que se propagan a lo largo de la cadena alimentaria.
El modo de acción describe cómo el pesticida mata o inactiva una plaga. Proporciona otra forma de clasificar los insecticidas. El modo de acción puede ser importante para entender si un insecticida será tóxico para especies no relacionadas, como peces, aves y mamíferos.
Los insecticidas se diferencian de los repelentes , que repelen pero no matan.
En 2016, se estimó que los insecticidas representaban el 18% de las ventas mundiales de pesticidas. [3] Las ventas mundiales de insecticidas en 2018 se estimaron en $ 18,4 mil millones, de los cuales el 25% fueron neonicotinoides, el 17% fueron piretroides, el 13% fueron diamidas y el resto fueron muchas otras clases que se vendieron por menos del 10% cada una del mercado. [4]
Los insecticidas pueden ser sistémicos o no sistémicos (insecticidas de contacto). [3] [5] [6]
Los insecticidas sistémicos penetran en la planta y se desplazan (translocan) dentro de ella. La translocación puede ser hacia arriba en el xilema , hacia abajo en el floema o ambas. Un insecticida con una concentración suficientemente alta en el floema es particularmente eficaz para matar insectos, como los pulgones, que se alimentan del floema. A estos insectos se los suele denominar insectos que se alimentan de savia o insectos chupadores. La sistémica es un requisito previo para que el pesticida se utilice como tratamiento de semillas .
Los insecticidas de contacto (insecticidas no sistémicos) permanecen en la superficie de la hoja y actúan a través del contacto directo con el insecto.
La eficacia puede estar relacionada con la calidad de la aplicación del pesticida , ya que las gotas pequeñas, como los aerosoles, a menudo mejoran el rendimiento. [7]
El organoclorado más conocido , el DDT , fue creado por el científico suizo Paul Müller . Por este descubrimiento, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1948. [8] El DDT se introdujo en 1944. Funciona abriendo los canales de sodio en las células nerviosas de los insectos . [9] El auge contemporáneo de la industria química facilitó la producción a gran escala de hidrocarburos clorados, incluidos varios compuestos de ciclodieno y hexaclorociclohexano . Aunque se usaban comúnmente en el pasado, muchos productos químicos más antiguos se han retirado del mercado debido a sus efectos sobre la salud y el medio ambiente ( por ejemplo, DDT , clordano y toxafeno ). [10] [11]
Los organofosforados son otra gran clase de insecticidas de contacto. Estos también se dirigen al sistema nervioso del insecto. Los organofosforados interfieren con las enzimas acetilcolinesterasa y otras colinesterasas , causando un aumento en la acetilcolina sináptica y la sobreestimulación del sistema nervioso parasimpático . [12] y matando o incapacitando al insecto. Los insecticidas organofosforados y los agentes nerviosos de guerra química (como el sarín , el tabún , el somán y el VX ) tienen el mismo mecanismo de acción. Los organofosforados tienen un efecto tóxico acumulativo para la vida silvestre, por lo que múltiples exposiciones a los químicos amplifican la toxicidad. [13] En los EE. UU., el uso de organofosforados disminuyó con el aumento de los sustitutos. [14] Muchos de estos insecticidas, desarrollados por primera vez a mediados del siglo XX, son muy venenosos. [15] Muchos organofosforados no persisten en el medio ambiente.
Los insecticidas carbamatos tienen mecanismos similares a los organofosforados, pero tienen una duración de acción mucho más corta y son algo menos tóxicos. [ cita requerida ]
Los insecticidas piretroides imitan la actividad insecticida del compuesto natural piretrina , el biopesticida que se encuentra en las especies Pyrethrum (ahora Chrysanthemum y Tanacetum ). Se han modificado para aumentar su estabilidad en el medio ambiente. Estos compuestos son moduladores de los canales de sodio no persistentes y son menos tóxicos que los organofosforados y los carbamatos. Los compuestos de este grupo se aplican a menudo contra las plagas domésticas . [16] Algunos piretroides sintéticos son tóxicos para el sistema nervioso. [17]
Los neonicotinoides son una clase de insecticidas neuroactivos químicamente similares a la nicotina (con una toxicidad aguda para los mamíferos mucho menor y una mayor persistencia en el campo). Estos productos químicos son agonistas del receptor de acetilcolina . Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, con acción rápida (minutos-horas). Se aplican como aerosoles, empapado, tratamientos de semillas y suelo . Los insectos tratados presentan temblores en las patas, movimiento rápido de las alas, retirada del estilete ( pulgones ), movimiento desorientado, parálisis y muerte. [18] El imidacloprid , de la familia de los neonicotinoides, es el insecticida más utilizado en el mundo. [19] A fines de la década de 1990, los neonicotinoides fueron objeto de un escrutinio cada vez mayor por su impacto ambiental y se vincularon en una variedad de estudios a efectos ecológicos adversos, incluido el trastorno de colapso de colonias de abejas (CCD) y la pérdida de aves debido a una reducción en las poblaciones de insectos. En 2013, la Unión Europea y algunos países no pertenecientes a la UE restringieron el uso de ciertos neonicotinoides. [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] y su potencial para aumentar la susceptibilidad del arroz a los ataques de cigarras . [28]
Los insecticidas de fenilpirazol , como el fipronil, son una clase de insecticidas sintéticos que actúan interfiriendo con los receptores GABA. [29]
Los pesticidas butenolidas son un nuevo grupo de sustancias químicas, similares a los neonicotinoides en su modo de acción, que hasta ahora tienen un solo representante: la flupiradifurona . Son agonistas del receptor de acetilcolina , como los neonicotinoides , pero con un farmacóforo diferente. [30] Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, que se aplican como aerosoles, drenchs, tratamientos de semillas y suelos . Aunque la evaluación de riesgos clásica consideró a este grupo de insecticidas (y a la flupiradifurona específicamente) seguros para las abejas , nuevas investigaciones [31] han suscitado preocupación por sus efectos letales y subletales, solos o en combinación con otros productos químicos o factores ambientales. [32] [33]
Las diamidas son análogos sintéticos de los rianoideos con el mismo modo de acción que la rianodina , un insecticida natural extraído de Ryania speciosa ( Salicaceae ). Se unen a los canales de calcio en el músculo cardíaco y esquelético, bloqueando la transmisión nerviosa. El primer insecticida de esta clase que se registró fue Rynaxypyr, cuyo nombre genérico es clorantraniliprole . [34]
El regulador del crecimiento de los insectos (IGR) es un término acuñado para incluir imitadores de hormonas de insectos y una clase anterior de sustancias químicas, las benzoilfenilureas, que inhiben la biosíntesis de quitina (exoesqueleto) en los insectos [35] El diflubenzurón es un miembro de la última clase, que se utiliza principalmente para controlar las orugas que son plagas. De estos, el metopreno es el más utilizado. No tiene toxicidad aguda observable en ratas y está aprobado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para su uso en cisternas de agua potable para combatir la malaria . La mayoría de sus usos son para combatir insectos donde el adulto es la plaga, incluidos los mosquitos , varias especies de moscas y pulgas . Dos productos muy similares, el hidropreno y el quinopreno, se utilizan para controlar especies como las cucarachas y las moscas blancas . El metopreno se registró en la EPA en 1975. Prácticamente no se han presentado informes de resistencia. Un tipo más reciente de IGR es el agonista de ecdisona tebufenozida (MIMIC), que se utiliza en la silvicultura y otras aplicaciones para el control de orugas, que son mucho más sensibles a sus efectos hormonales que otros órdenes de insectos.
Los insecticidas más naturales han sido objetivos interesantes de investigación por dos razones principales: en primer lugar, porque los productos químicos más comunes están perdiendo eficacia y, en segundo lugar, debido a sus efectos tóxicos sobre el medio ambiente. [36] Las plantas ya producen muchos compuestos orgánicos con el fin de defender a la planta huésped de la depredación, y pueden utilizarse para fines humanos.
Se utilizan comercialmente cuatro extractos de plantas: piretro , rotenona , aceite de neem y varios aceites esenciales [37].
Un caso trivial es la colofonia de los árboles , que es un insecticida natural. En concreto, la producción de oleorresina por parte de las especies de coníferas es un componente de la respuesta de defensa contra el ataque de insectos y la infección por hongos patógenos . [ 38] Muchas fragancias, por ejemplo, el aceite de gaulteria , son de hecho antialimentarios.
Los cultivos transgénicos que actúan como insecticidas comenzaron en 1996 con una papa genéticamente modificada que producía proteínas Cry , derivadas de la bacteria Bacillus thuringiensis , que es tóxica para las larvas de escarabajos como el escarabajo de la patata . [39]
La técnica se ha ampliado para incluir el uso de insecticidas RNAi que silencian fatalmente genes cruciales de los insectos. (RNAi probablemente evolucionó originalmente como una defensa contra los virus ). [39] Esto fue demostrado por primera vez por Baum et al. 2007, quienes incorporaron una V-APTasa como protector en Zea mays transgénico y demostraron efectividad contra Diabrotica virgifera virgifera . Esto sugiere que la administración oral contra Coleoptera en su conjunto probablemente será efectiva. Estudios similares han seguido la técnica de Baum para proteger con dsRNAs dirigidos a la desintoxicación, especialmente P450 de insectos . Bolognesi et al. 2012 es uno de estos estudios siguientes, sin embargo, encontraron que dsRNA era procesado en siRNAs por las propias plantas (en este caso Solanum tuberosum ), y siRNAs eran absorbidos con menor eficacia por las células de los insectos. Por lo tanto, Bolognesi produjo plantas transgénicas adicionales de S. tuberosum que, en cambio, produjeron dsRNA más largos en los cloroplastos , que acumulan naturalmente dsRNA pero no tienen la maquinaria para convertirlos en siRNA. [40] Las células del intestino medio de muchas larvas absorben las moléculas y ayudan a propagar la señal. La tecnología puede dirigirse solo a los insectos que tienen la secuencia silenciada, como se demostró cuando un RNAi particular afectó solo a una de cuatro especies de moscas de la fruta . Se espera que la técnica reemplace a muchos otros insecticidas, [ dudoso – discutir ] que están perdiendo efectividad debido a la propagación de la resistencia a los insecticidas . [39]
Las fracciones de péptidos de veneno de araña son otra clase de rasgos transgénicos potenciales que podrían ampliar el repertorio del modo de acción y ayudar a responder la pregunta sobre la resistencia . [41]
Muchas plantas exudan sustancias que repelen a los insectos. Unos ejemplos destacados son las sustancias activadas por la enzima mirosinasa . Esta enzima convierte los glucosinolatos en diversos compuestos que son tóxicos para los insectos herbívoros . Un producto de esta enzima es el isotiocianato de alilo , el ingrediente picante de las salsas de rábano picante .
La mirosinasa se libera únicamente al triturar la pulpa del rábano picante. Como el isotiocianato de alilo es nocivo para la planta y para el insecto, se almacena en la forma inocua del glucosinolato, separado de la enzima mirosinasa. [42]
Bacillus thuringiensis es una enfermedad bacteriana que afecta a los lepidópteros y a algunos otros insectos. Las toxinas producidas por cepas de esta bacteria se utilizan como larvicida contra orugas , escarabajos y mosquitos. Las toxinas de Saccharopolyspora spinosa se aíslan de las fermentaciones y se venden como Spinosad . Debido a que estas toxinas tienen poco efecto sobre otros organismos , se consideran más respetuosas con el medio ambiente que los pesticidas sintéticos. La toxina de B. thuringiensis ( toxina Bt ) se ha incorporado directamente a las plantas mediante el uso de ingeniería genética .
Otros insecticidas biológicos incluyen productos basados en hongos entomopatógenos (por ejemplo, Beauveria bassiana , Metarhizium anisopliae ), nematodos (por ejemplo, Steinernema feeliae ) y virus (por ejemplo, Cydia pomonella granulovirus ). [ cita requerida ]
Un aspecto importante de la química orgánica es el desarrollo de herramientas químicas para mejorar la productividad agrícola. Los insecticidas representan un área de especial interés. Muchos de los principales insecticidas están inspirados en análogos biológicos. Muchos otros no se encuentran en la naturaleza.
Algunos insecticidas matan o dañan a otras criaturas además de las que se pretende matar. Por ejemplo, las aves pueden envenenarse cuando comen alimentos que recientemente fueron rociados con insecticidas o cuando confunden un gránulo de insecticida en el suelo con alimento y lo comen. [13] El insecticida rociado puede desplazarse desde el área en la que se aplica hasta áreas silvestres, especialmente cuando se rocía desde el aire. [13]
El desarrollo del DDT fue motivado por el deseo de reemplazar alternativas más peligrosas o menos efectivas. El DDT se introdujo para reemplazar los compuestos a base de plomo y arsénico , que se usaban ampliamente a principios de la década de 1940. [43]
El DDT se hizo conocido por el libro de Rachel Carson Primavera silenciosa . Un efecto secundario del DDT es reducir el grosor de las cáscaras de los huevos de las aves depredadoras. Las cáscaras a veces se vuelven demasiado delgadas para ser viables, lo que reduce las poblaciones de aves. Esto ocurre con el DDT y los compuestos relacionados debido al proceso de bioacumulación , en el que la sustancia química, debido a su estabilidad y solubilidad en grasas, se acumula en los tejidos grasos de los organismos . Además, el DDT puede biomagnificarse , lo que provoca concentraciones progresivamente más altas en la grasa corporal de los animales que se encuentran más arriba en la cadena alimentaria . La prohibición casi mundial del uso agrícola del DDT y de sustancias químicas relacionadas ha permitido que algunas de estas aves, como el halcón peregrino , se recuperen en los últimos años. Se ha prohibido el uso de varios pesticidas organoclorados en la mayoría de los usos en todo el mundo. A nivel mundial, se controlan a través del Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes . Entre ellos se incluyen: aldrín , clordano , DDT, dieldrín , endrín , heptacloro , mirex y toxafeno . [ cita requerida ]
Los cebos sólidos y los insecticidas líquidos, especialmente si se aplican de forma inadecuada en un lugar, se desplazan por el flujo de agua. A menudo, esto ocurre a través de fuentes no puntuales donde la escorrentía transporta los insecticidas a masas de agua más grandes. A medida que la nieve se derrite y la lluvia se desplaza por el suelo, el agua recoge los insecticidas aplicados y los deposita en masas de agua más grandes, ríos, humedales, fuentes subterráneas de agua previamente potable y se filtra en las cuencas hidrográficas. [44] Esta escorrentía y percolación de insecticidas puede afectar la calidad de las fuentes de agua, dañando la ecología natural y, por lo tanto, afectando indirectamente a las poblaciones humanas a través de la biomagnificación y la bioacumulación.
Los insecticidas pueden matar abejas y pueden ser una causa de la disminución de los polinizadores , la pérdida de abejas que polinizan las plantas y el trastorno del colapso de colonias (CCD), [45] en el que las abejas obreras de una colmena o colonia de abejas melíferas occidentales desaparecen abruptamente. La pérdida de polinizadores significa una reducción en los rendimientos de los cultivos . [45] Las dosis subletales de insecticidas (es decir, imidacloprid y otros neonicotinoides) afectan el comportamiento de búsqueda de alimento de las abejas. [46] Sin embargo, la investigación sobre las causas del CCD no fue concluyente a junio de 2007. [47]
Además de los efectos del consumo directo de insecticidas, las poblaciones de aves insectívoras disminuyen debido al colapso de las poblaciones de sus presas. Se cree que la fumigación, especialmente de trigo y maíz, en Europa ha causado una disminución del 80 por ciento de los insectos voladores, lo que a su vez ha reducido las poblaciones de aves locales entre uno y dos tercios. [48]
En lugar de utilizar insecticidas químicos para evitar daños a los cultivos causados por insectos, existen actualmente muchas opciones alternativas que pueden proteger a los agricultores de importantes pérdidas económicas. [49] Algunas de ellas son:
Fuente: [55]
