Insecticida

Bomba de pulverización manual FLIT para insecticidas de 1928

Agricultor rociando un insecticida en un árbol de anacardo en Tanzania

Los insecticidas son sustancias que se utilizan para matar insectos. Incluyen ovicidas y larvicidas utilizados contra huevos y larvas de insectos, respectivamente. Los insecticidas se utilizan en la agricultura, la medicina, la industria y los consumidores. Se afirma que los insecticidas son un factor importante detrás del aumento de la productividad agrícola del siglo XX. Casi todos los insecticidas tienen el potencial de alterar significativamente los ecosistemas; muchos son tóxicos para humanos y/o animales; algunos se concentran a medida que se esparcen a lo largo de la cadena alimentaria.

Los insecticidas se pueden clasificar en dos grandes grupos: insecticidas sistémicos, que tienen actividad residual oa largo plazo; e insecticidas de contacto, que no tienen actividad residual.

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 no repelentes y se arrastran fácilmente a través de ellos. Cuando regresan al nido, se llevan 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 algunos otros métodos, pero por lo general erradica por completo la colonia de hormigas.

Los insecticidas son distintos de los repelentes no insecticidas, que repelen pero no matan.

Tipo de actividad

Insecticidas sistémicos

Los insecticidas sistémicos se incorporan y 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 para 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.

Insecticidas de contacto

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 menos utilizados. Los insecticidas de contacto también pueden ser insecticidas orgánicos, es decir, compuestos químicos orgánicos, producidos sintéticamente y que comprenden la mayor cantidad de pesticidas utilizados en la actualidad. O pueden ser compuestos naturales como piretro, aceite de neem, etc. Los insecticidas de contacto por lo general no tienen actividad residual.

La eficacia puede estar relacionada con la calidad de la aplicación de pesticidas, con pequeñas gotas, como los aerosoles, que a menudo mejoran el rendimiento.

Insecticidas sintéticos

Desarrollo

Organocloruros

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 de 1948. El DDT se introdujo en 1944. Funciona abriendo canales de sodio en las células nerviosas del insecto. El surgimiento contemporáneo de la industria química facilitó la producción a gran escala de DDT e hidrocarburos clorados relacionados.

Organofosforados

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, interrumpiendo los impulsos nerviosos 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) funcionan de la misma manera. Los organofosforados tienen un efecto tóxico acumulativo para la vida silvestre, por lo que múltiples exposiciones a los químicos amplifican la toxicidad. En los EE. UU., el uso de organofosforados disminuyó con el aumento de los sustitutos.

Carbamatos

Los insecticidas carbamatos tienen mecanismos similares a los organofosforados, pero tienen una duración de acción mucho más corta y son algo menos tóxicos.

Piretroides

Los pesticidas piretroides imitan la actividad insecticida del compuesto natural piretrina, el biopesticida que se encuentra en las especies Pyrethrum (ahora Chrysanthemum y Tanacetum). 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 a menudo se aplican contra plagas domésticas.

Neonicotinoides

Los neonicotinoides son análogos sintéticos del insecticida natural nicotina (con una toxicidad aguda mucho menor para los mamíferos y una mayor persistencia en el campo). Estos productos químicos son agonistas de los receptores de acetilcolina. Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, con acción rápida (minutos-horas). Se aplican como rociadores, empapados, tratamientos de semillas y suelos. Los insectos tratados presentan temblores en las patas, movimiento rápido de las alas, retirada del estilete (áfidos), movimiento desorientado, parálisis y muerte. Imidacloprid puede ser el más común. Recientemente ha sido objeto de escrutinio por los supuestos efectos perniciosos sobre las abejas y su potencial para aumentar la susceptibilidad del arroz a los ataques de saltamontes.

Fenilpirazoles

Los insecticidas de fenilpirazol, como el fipronil, son una clase de insecticidas sintéticos que actúan al interferir con los receptores GABA.

Butenólidos

Los pesticidas butenólidos son un grupo novedoso de sustancias químicas, similares a los neonicotinoides en su modo de acción, que hasta el momento tienen un único representante: la flupiradifurona. Son agonistas de los receptores de acetilcolina, como los neonicotinoides, pero con un farmacóforo diferente. Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, aplicados como aerosoles, empapados, tratamientos de 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 han generado preocupación sobre sus efectos letales y subletales, solos o en combinación con otras sustancias químicas o factores ambientales.

Ryanoides/diamidas

Las diamidas son análogos sintéticos de rianoide 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.

Reguladores de crecimiento de insectos

Regulador del crecimiento de insectos (IGR) es un término acuñado para incluir imitadores de hormonas de insectos y una clase anterior de productos químicos, las ureas de benzoilfenilo, que inhiben la biosíntesis de quitina (exoesqueleto) en insectos. El diflubenzuron es un miembro de la última clase, utilizado principalmente para controlar las orugas que son plagas. Los insecticidas más exitosos en esta clase son los juvenoides (análogos de hormonas juveniles). 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 kinopreno, se utilizan para el control de 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 tebufenozide (MIMIC), que se usa en silvicultura y otras aplicaciones para el control de orugas, que son mucho más sensibles a sus efectos hormonales que otros órdenes de insectos.

Pesticidas biológicos

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. Las plantas ya producen muchos compuestos orgánicos con el fin de defender a la planta huésped de la depredación, y pueden usarse para fines humanos.

Cuatro extractos de plantas están en uso comercial: piretro, rotenona, aceite de neem y varios aceites esenciales

Un caso trivial es 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 patógenos fúngicos. Muchas fragancias, p. aceite de gaulteria, son de hecho antialimentadores.

Otros enfoques biológicos

Protectores incorporados en plantas

Bacillus thuringiensis

Los cultivos transgénicos que actúan como insecticidas comenzaron en 1996 con una patata modificada genéticamente 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.

Interferencia de ARN

La técnica se ha ampliado para incluir el uso de insecticidas ARNi que silencian fatalmente genes cruciales de insectos. (El ARNi probablemente evolucionó originalmente como una defensa contra los virus). Esto fue demostrado por primera vez por Baum et al 2007, quienes incorporaron una V-APTasa como protector en Zea mays transgénico y demostraron su eficacia contra Diabrotica virgifera virgifera. Esto sugiere que la administración oral contra los coleópteros en su conjunto probablemente sea 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 estos estudios siguientes, sin embargo, encontraron que las plantas (en este caso, Solanum tuberosum) procesaban el dsRNA en siRNA y que las células de insectos absorbían los siRNA con menos eficacia.. Por lo tanto, Bolognesi produjo S transgénica adicional. tuberosum que, en cambio, producían dsRNA más más largos en los cloroplastos, que naturalmente acumulan dsRNA pero no tienen la maquinaria para convertirlos en siRNA. Las células del intestino medio en muchas larvas toman las moléculas y ayudan a difundir la señal. La tecnología puede apuntar solo a los insectos que tienen la secuencia silenciada, como se demostró cuando un ARNi en particular afectó solo a una de las cuatro especies de moscas de la fruta. Se espera que la técnica reemplace a muchos otros insecticidas, que están perdiendo eficacia debido a la propagación de la resistencia a los insecticidas.

Veneno

Las fracciones peptídicas del veneno de araña son otra clase de características transgénicas potenciales que podrían expandir el repertorio de modos de acción y ayudar a responder la pregunta sobre la resistencia.

Enzimas

Muchas plantas exudan sustancias para repeler insectos. Los principales ejemplos son sustancias activadas por la enzima mirosinasa. Esta enzima convierte los glucosinolatos en varios 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.

Biosíntesis de antifeedantes por la acción de la mirosinasa.

La mirosinasa se libera solo al triturar la pulpa del rábano picante. Dado que el isotiocianato de alilo es dañino tanto para la planta como para el insecto, se almacena en la forma inofensiva del glucosinolato, separado de la enzima mirosinasa.

Bacteriano

Bacillus thuringiensis es una enfermedad bacteriana que afecta a 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 amigables 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.

Otro

Otros insecticidas biológicos incluyen productos a base de hongos entomopatógenos (p. ej., Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae), nematodos (p. ej., Steinernema feltiae) y virus (p. ej., Cydia pomonella granulovirus).

Insecticida sintético e insecticidas naturales

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.

Daño ambiental

Efectos en especies no objetivo

Algunos insecticidas matan o dañan a otras criaturas además de las que están destinados a matar. Por ejemplo, las aves pueden envenenarse cuando comen alimentos que se rociaron recientemente con insecticidas o cuando confunden un gránulo de insecticida en el suelo con comida y se lo comen. El insecticida rociado puede desplazarse desde el área donde se aplica hasta las áreas de vida silvestre, especialmente cuando se rocía por vía aérea.

DDT

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 eran de uso generalizado a principios de la década de 1940.

El DDT llamó la atención del público con el libro Primavera silenciosa de Rachel Carson. Un efecto secundario del DDT es reducir el grosor de las cáscaras de los huevos de las aves depredadoras. Las conchas a veces se vuelven demasiado delgadas 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 solubilidad en grasas, se acumula en los organismos' tejidos grasos 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 de DDT y productos químicos relacionados ha permitido que algunas de estas aves, como el halcón peregrino, se recuperen en los últimos años. Varios pesticidas organoclorados han sido prohibidos para la mayoría de los usos en todo el mundo. A nivel mundial, se controlan a través del Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes. Estos incluyen: aldrín, clordano, DDT, dieldrín, endrín, heptacloro, mirex y toxafeno.

Escorrentía y Percolación

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 no puntuales donde la escorrentía lleva insecticidas a cuerpos 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 cuerpos de agua más grandes, ríos, humedales, fuentes subterráneas de agua previamente potable y se filtra en las cuencas hidrográficas. 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.

Disminución de polinizadores

Los insecticidas pueden matar a las abejas y pueden ser la causa de la disminución de los polinizadores, la pérdida de las abejas que polinizan las plantas y el trastorno de colapso de colonias (CCD), 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. Las dosis subletales de insecticidas (es decir, imidacloprid y otros neonicotinoides) afectan el comportamiento de búsqueda de alimento de las abejas. Sin embargo, la investigación sobre las causas de CCD no fue concluyente en junio de 2007.

Disminución de aves

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, especialmente en Europa, ha causado una disminución del 80 por ciento en los insectos voladores, lo que a su vez ha reducido las poblaciones locales de aves entre uno y dos tercios.

Alternativas

En lugar de usar insecticidas químicos para evitar daños en los cultivos causados por insectos, ahora hay muchas opciones alternativas disponibles que pueden proteger a los agricultores de grandes pérdidas económicas. Algunos de ellos son:

1. Cultivos resistentes o menos susceptibles a ataques de plagas.
2. Liberar depredadores, parasitoides o patógenos para controlar las poblaciones de plagas como forma de control biológico.
3. Control químico como la liberación de feromonas en el campo para confundir a los insectos en no poder encontrar compañeros y reproducirse.
4. Gestión integrada de plagas: usando múltiples técnicas en tándem para lograr resultados óptimos.
5. Técnica push-pull: intercropping with a "push" crop that repels the pest, and planting a "pull" crop on the boundary that attracts and traps it.

Ejemplos