Los insecticidas son pesticidas que se utilizan para matar insectos . [1] Incluyen ovicidas y larvicidas utilizados contra huevos y larvas de insectos , respectivamente. Los insecticidas se utilizan en la agricultura , la medicina , la industria y por los consumidores. 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.
Los insecticidas se pueden clasificar en dos grupos principales: insecticidas sistémicos, que viajan a través de la planta después de ser absorbidos; e insecticidas de contacto, que no lo hacen. [3]
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 comprender si un insecticida será tóxico para especies no relacionadas, como peces, aves y mamíferos.
Los insecticidas pueden ser repelentes o no repelentes. Los insectos sociales, como las hormigas, no pueden detectar los que no son repelentes y se arrastran fácilmente a través de ellos. Cuando regresan al nido, llevan consigo insecticida y se lo transfieren a sus compañeros de nido. Con el tiempo, esto elimina a todas las hormigas, incluida la reina. Esto es más lento que otros métodos, pero generalmente erradica por completo la colonia de hormigas. [4]
Los insecticidas se diferencian de los repelentes no insecticidas , que repelen pero no matan.
Los insecticidas sistémicos, una vez absorbidos, se distribuyen sistémicamente por toda la planta. Cuando los insectos se alimentan de la planta, ingieren el insecticida. Los insecticidas sistémicos producidos por plantas transgénicas se denominan protectores incorporados en plantas (PIP). Por ejemplo, un gen que codifica una proteína biocida específica de Bacillus thuringiensis se introdujo en el maíz y otras especies. La planta fabrica la proteína, que mata al insecto cuando se consume. [5]
Los insecticidas de contacto son tóxicos para los insectos por contacto directo. Estos pueden ser insecticidas inorgánicos, que son metales e incluyen el azufre de uso común y los compuestos de arseniatos , cobre y flúor de uso menos común . Los insecticidas de contacto también pueden ser insecticidas orgánicos, es decir, compuestos químicos orgánicos, producidos sintéticamente y que constituyen el mayor número de pesticidas utilizados en la actualidad. O pueden ser compuestos naturales como piretro, aceite de neem, etc.
La eficacia puede estar relacionada con la calidad de la aplicación de pesticidas , y las gotas pequeñas, como los aerosoles , a menudo mejoran el rendimiento. [6]
El organocloruro 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 . [7] El DDT se introdujo en 1944. Funciona abriendo canales de sodio en las células nerviosas del insecto . [8] El auge contemporáneo de la industria química facilitó la producción a gran escala de hidrocarburos clorados , incluidos varios compuestos de ciclodieno y hexaclorociclohexano .
Los organofosforados son otra gran clase de insecticidas de contacto. Estos también actúan sobre el sistema nervioso del insecto. Los organofosforados interfieren con las enzimas acetilcolinesterasa y otras colinesterasas , provocando un aumento de la acetilcolina sináptica y una sobreestimulación del sistema nervioso parasimpático . [9] y matar o incapacitar 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 las exposiciones múltiples a los químicos amplifican la toxicidad. [10] En Estados Unidos, el uso de organofosforados disminuyó con el aumento de sustitutos. [11] Muchos de estos insecticidas, desarrollados por primera vez a mediados del siglo XX, son muy venenosos. Aunque se utilizaban habitualmente en el pasado, muchos productos químicos más antiguos han sido retirados del mercado debido a sus efectos sobre la salud y el medio ambiente ( por ejemplo, DDT , clordano y toxafeno ). [12] [13] [14] 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 necesaria ]
Los insecticidas piretroides imitan la actividad insecticida del compuesto natural piretrina , el biopesticida que se encuentra en las especies de piretro (ahora crisantemo y tanacetum ). Han sido modificados para aumentar su estabilidad en el medio ambiente. Estos compuestos son moduladores no persistentes de los canales de sodio y son menos tóxicos que los organofosforados y los carbamatos. Los compuestos de este grupo se aplican a menudo contra plagas domésticas . [15] Algunos piretroides sintéticos son tóxicos para el sistema nervioso. [dieciséis]
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 químicos son agonistas del receptor de acetilcolina . Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, de acción rápida (minutos-horas). Se aplican en forma de aerosoles, empapes, tratamientos de semillas y suelos . Los insectos tratados presentan temblores en las patas, movimientos rápidos de las alas, retirada del estilete ( pulgones ), movimientos desorientados, parálisis y muerte. [17] El imidacloprid , de la familia de los neonicotinoides, es el insecticida más utilizado en el mundo. [18] A finales 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 con efectos ecológicos adversos, incluido el trastorno del colapso de las 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. [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] y su potencial para aumentar la susceptibilidad del arroz a los ataques de saltamontes . [27]
Los insecticidas de fenilpirazol , como el fipronil, son una clase de insecticidas sintéticos que actúan interfiriendo con los receptores GABA. [28]
Los pesticidas butenólidos son un nuevo grupo de sustancias químicas similares a los neonicotinoides en su modo de acción, que hasta ahora sólo tienen un representante: la flupiradifurona . Son agonistas del receptor de acetilcolina , como los neonicotinoides , pero con un farmacóforo diferente. [29] Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, que se aplican en forma de aerosoles, empapes y tratamientos para semillas y suelos . Aunque la evaluación de riesgos clásica consideraba que este grupo de insecticidas (y específicamente la flupiradifurona) era seguro para las abejas , nuevas investigaciones [30] han generado preocupación sobre sus efectos letales y subletales, solos o en combinación con otros químicos o factores ambientales. [31] [32]
Las diamidas son análogos sintéticos de los ryanoide 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 registrado fue Rynaxypyr, nombre genérico clorantraniliprol . [33]
Regulador del crecimiento de insectos (IGR) es un término acuñado para incluir imitaciones de hormonas de insectos y una clase anterior de sustancias químicas, las benzoilfenilureas, que inhiben la biosíntesis de quitina (exoesqueleto) en los insectos [34]. El diflubenzurón es un miembro de esta última clase y se utiliza principalmente para controlar las orugas que son plagas. Los insecticidas más exitosos de esta clase son los juvenoides ( análogos de la hormona juvenil ). 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 mosquitos , varias especies de moscas y pulgas . Se utilizan dos productos muy similares, hidropreno y quinopreno, para controlar especies como las cucarachas y la mosca blanca . El metopreno fue registrado ante 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 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. [35] 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 [36].
Un caso trivial es el de la colofonia de árbol , que es un insecticida natural. Específicamente, la producción de oleorresina por especies de coníferas es un componente de la respuesta de defensa contra el ataque de insectos y la infección por hongos patógenos . [37] Muchas fragancias, por ejemplo el aceite de gaulteria , son de hecho antialimentantes.
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 de Colorado . [38]
La técnica se ha ampliado para incluir el uso de insecticidas de ARNi que silencian fatalmente genes cruciales de insectos. (Es probable que el ARNi evolucionó originalmente como una defensa contra los virus ). [38] Esto fue demostrado por primera vez por Baum et al. 2007, quienes incorporaron una V-APTasa como protector en Zea mays transgénica y demostraron efectividad contra Diabrotica virgifera virgifera . Esto sugiere que la administración oral contra Coleoptera en su conjunto probablemente será eficaz. Estudios similares han seguido la técnica de Baum para proteger con dsRNA dirigidos a la desintoxicación, especialmente los insectos P450 . Bolognesi et al. 2012 es uno de los siguientes estudios, sin embargo, descubrieron que las propias plantas (en este caso Solanum tuberosum ) procesan el ARNbc en ARNip y que las células de insectos absorben los ARNip con menor eficacia. Por lo tanto, Bolognesi produjo plantas transgénicas adicionales de S. tuberosum que, en cambio, produjeron ARNbc más largos en los cloroplastos , que acumulan naturalmente ARNbc pero no tienen la maquinaria para convertirlos en ARNip. [39] Las células del intestino medio de muchas larvas absorben las moléculas y ayudan a difundir la señal. La tecnología puede apuntar sólo a insectos que tienen la secuencia silenciada, como se demostró cuando un ARNi en particular afectó sólo a una de las cuatro especies de moscas de la fruta . Se espera que la técnica reemplace muchos otros insecticidas, [ dudoso ] que están perdiendo efectividad debido a la propagación de la resistencia a los insecticidas . [38]
Las fracciones peptídicas del veneno de araña son otra clase de rasgos transgénicos potenciales que podrían ampliar el repertorio de modos de acción y ayudar a responder la pregunta sobre la resistencia . [40]
Muchas plantas exudan sustancias para repeler insectos. Los principales ejemplos 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 sólo al triturar la pulpa del rábano picante. Dado que el isotiocianato de alilo es perjudicial tanto para la planta como para el insecto, se almacena en la forma inofensiva de glucosinolato, separado de la enzima mirosinasa. [41]
Bacillus thuringiensis es una enfermedad bacteriana que afecta a los lepidópteros y 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 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 (p. ej., Beauveria bassiana , Metarhizium anisopliae ), nematodos (p. ej., Steinernema Feltiae ) y virus (p. ej., Cydia pomonella granulovirus ). [ cita necesaria ]
Un énfasis importante de la química orgánica es el desarrollo de herramientas químicas para mejorar la productividad agrícola. Los insecticidas representan un área importante de énfasis. 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 aquellas a las que están destinados. Por ejemplo, las aves pueden envenenarse cuando comen alimentos que han sido rociados recientemente con insecticidas o cuando confunden un gránulo de insecticida en el suelo con comida y se lo comen. [10] El insecticida rociado puede derivar del área donde se aplica y hacia áreas de vida silvestre, especialmente cuando se rocía aéreamente. [10]
El desarrollo del DDT estuvo 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. [42]
El DDT llamó la atención del público gracias al libro Silent Spring de Rachel Carson . Un efecto secundario del DDT es reducir el grosor de las cáscaras de los huevos de las aves depredadoras. A veces, los caparazones se vuelven demasiado delgados para ser viables, lo que reduce las poblaciones de aves. Esto ocurre con el DDT y compuestos relacionados debido al proceso de bioacumulación , en el que la sustancia química, debido a su estabilidad y liposolubilidad, 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 productos químicos relacionados ha permitido que algunas de estas aves, como el halcón peregrino , se recuperen en los últimos años. Se ha prohibido la mayoría de los usos de varios pesticidas organoclorados en todo el mundo. A nivel mundial, están controlados a través del Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes . Estos incluyen: aldrín , clordano , DDT, dieldrín , endrín , heptacloro , mirex y toxafeno . [ cita necesaria ]
Los cebos sólidos y los insecticidas líquidos, especialmente si se aplican incorrectamente en un lugar, se mueven con el flujo de agua. A menudo, esto sucede a través de fuentes difusas donde la escorrentía transporta insecticidas a masas de agua más grandes. A medida que la nieve se derrite y la lluvia se mueve sobre y a través del 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. [43] Esta escorrentía y percolación de insecticidas puede afectar la calidad de las fuentes de agua, dañar la ecología natural y, por lo tanto, afectar indirectamente a las poblaciones humanas a través de la biomagnificación y la bioacumulación.
Los insecticidas pueden matar a las abejas y pueden ser una causa de disminución de los polinizadores , pérdida de abejas que polinizan las plantas y trastorno del colapso de colonias (CCD), [44] en el que las abejas obreras de una colmena o de una colonia de abejas melíferas occidentales desaparecen abruptamente. La pérdida de polinizadores significa una reducción en el rendimiento de los cultivos . [44] Las dosis subletales de insecticidas (es decir, imidacloprid y otros neonicotinoides) afectan el comportamiento de búsqueda de alimento de las abejas. [45] Sin embargo, la investigación sobre las causas del CCD no fue concluyente en junio de 2007. [46]
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 de trigo y maíz en Europa ha causado una disminución del 80 por ciento en los insectos voladores, lo que a su vez ha reducido las poblaciones de aves locales entre uno y dos tercios. [47]
En lugar de utilizar insecticidas químicos para evitar los daños a los cultivos causados por los insectos, ahora existen muchas opciones alternativas que pueden proteger a los agricultores de importantes pérdidas económicas. [48] Algunos de ellos son:
Fuente: [54]
