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Combatir insectos dañinos al comprender su sentido del olfato

Combatir insectos dañinos al comprender su sentido del olfato
¿Cómo puede una polilla detectar a un compañero a un kilómetro de distancia? ¿Y cómo puede la hembra rastrear plantas hospedantes adecuadas para la puesta de huevos? Los investigadores de Trondheim están estudiando los fabulosos sentidos de los insectos. Eso es bueno para ellos y para nosotros. Crédito: Shutterstock, NTB scanpix

En el laboratorio Dragvoll de NTNU en Trondheim, los investigadores mantienen diferentes cosas en el armario que la mayoría de nosotros. Los frascos de polillas se colocan en filas. 


por Steinar Brandslet, Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología


Los insectos son bastante lindos, pero el nombre noruego para ellos sugiere que pueden ser un poco molestos: «Mosca del fago de plagas» no es exactamente un nombre que le das a un amigo.

El nombre latino del gusano de la cápsula del algodón es Helicoverpa armigera, y pertenece a un género conocido por causar un gran daño a los cultivos. Dos subespecies están a punto de dividir el mundo entre ellas, y solo América del Norte y, por supuesto, la Antártida se han salvado, por ahora.

Pero algunas personas aman a este pequeño.

Una entusiasta Bente Berg es profesora en el Departamento de Psicología de NTNU y señala que, ante todo, los insectos son útiles.

Ella ha estado estudiando insectos y su sistema nervioso durante décadas y parece estar tan fascinada por ellos ahora como el primer día.

Las larvas destruyen, los adultos polinizan

Las interacciones entre insectos y plantas con flores son bien conocidas, y no solo ocurren entre flores y abejas. Los lepidópteros son el orden de insectos al que pertenecen los gusanos de la cápsula del algodón e incluye miles de especies diferentes de mariposas y polillas que ayudan a las plantas a reproducirse.

El gusano de la cápsula del algodón se alimenta de todo, desde soja y tomates hasta arroz y maíz, y tampoco pierde la oportunidad de disfrutar del tabaco. Pero este frenesí por la alimentación solo se aplica a las larvas.

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Heliothinae es una subfamilia de polillas y mariposas con varias especies que causan un gran daño a los cultivos. El gusano de la cápsula del algodón se encuentra entre ellos. Crédito: Shutterstock, NTB scanpix

Las polillas adultas son polinizadores, dice Berg, es decir, insectos que ayudan a polinizar las flores.

Entonces, ¿cómo minimizamos el daño y maximizamos el beneficio? Según el investigador, necesitamos aprender más sobre cómo funciona el cerebro de los insectos .

Una alternativa al veneno

«Queremos comprender cómo el cerebro de los insectos codifica la información sobre los olores. Al comprender mejor cómo funciona su cerebro, es posible que podamos usar las propias señales de los insectos para controlarlos», dice Berg.

Este estudio en particular cuenta con el apoyo del Consejo de Investigación de Noruega (NFR). El grupo de Dragvoll colabora con equipos en Beijing y Zhengzhou en China, donde la polilla representa un problema para los cultivos de arroz críticos.

Dado que las polillas pueden causar tanto daño, es interesante comprender cómo se orientan en el mundo. Al comprender cómo la polilla encuentra su camino hacia las plantas hospedantes, también podríamos encontrar formas de proteger los cultivos al influir en el comportamiento de la polilla.

La investigación tiene la posibilidad de contribuir a reducir el uso de venenos en la agricultura, que todavía se aplican en grandes cantidades. Incluso el infame DDT todavía se emplea en gran parte del mundo.

Pero tenemos un largo camino por recorrer antes de que podamos controlar los insectos. El estudio actual sigue siendo una investigación básica.

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No es tan grande, pero las larvas del gusano del algodón pueden causar millones de euros en daños a las plantas. Crédito: Steinar Brandslet

Sentido antiguo

«El sentido del olfato es el sentido más antiguo que tenemos. Es antiguo», dice el profesor Berg.

El olfato puede ser importante para establecer recuerdos. ¿Qué olores te hace pensar en Navidad o en la abuela o en un lugar al que jugabas cuando eras niño?

El sistema olfativo es único en relación con los demás sistemas sensoriales de los humanos. Por un lado, los estímulos de las fragancias son moléculas pequeñas y volátiles, a menudo producidas por la vida misma.

«A diferencia de los estímulos visuales y auditivos, que se pueden trazar a lo largo de un eje basado en la longitud de onda, los estímulos olfativos se caracterizan por el hecho de que son estructuras separadas anatómicamente que no se pueden organizar de ninguna forma sensible», dice Berg.

En segundo lugar, el olfato tiene una ruta más directa hacia las partes del cerebro que interpretan nuestras impresiones que otros sentidos. Las impresiones olfativas se procesan en gran medida en regiones del cerebro con un desarrollo antiguo.

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Los adultos del gusano del algodón, machos y hembras. Son un problema particularmente grave en China. Crédito: Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología

Órgano propio para CO 2

Muchos insectos también tienen un sentido adicional del que carecen los humanos. Este órgano puede ser similar al sentido del olfato , pero solo detecta fluctuaciones en los niveles externos de CO 2 .

«Sus cerebros son tan pequeños y, sin embargo, tan avanzados», dice Berg impresionado.

Este detector de CO 2 se llama «órgano de fosa labial» o LPO. Los mosquitos también pueden detectar CO 2 y utilizar este órgano para encontrarnos a nosotros y a otros animales para alimentarse de su sangre, ya que exhalamos CO 2 . Pero las mariposas y las polillas no se involucran en ese tipo de cosas. Utilizan sus neuronas sensibles al CO 2 para localizar flores que se acaban de abrir y que contienen néctar.

¿Podría este órgano también jugar un papel importante en ayudar a las polillas hembras a encontrar plantas adecuadas para poner sus huevos?

Vías nerviosas mapeadas en el cerebro

Un artículo reciente describe cómo los investigadores de Dragvoll han mapeado la vía en el cerebro de los insectos que transporta las señales nerviosas de la LPO al cerebro.

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La ilustración muestra la ubicación del LPO, que es un órgano separado que mide los niveles de CO2. Crédito: Tejido celular e investigación

«Hicimos esto colocando un tinte en el LPO. Podemos observar la ruta que toma este tinte en el cerebro del insecto usando un microscopio especial», dice el primer autor Pramod KC, quien realizó la parte principal del trabajo experimental.

Hacer este trabajo requiere conocimientos, equipo especial y algunas habilidades muy especiales. Nueve personas están afiliadas al laboratorio quimiosensorial y Berg se jacta de todas ellas. No cualquiera viene a este laboratorio. Aquí trabajan estudiantes e investigadores particularmente interesados ​​y comprometidos.

Los investigadores primero eliminan el exoesqueleto de la polilla. Esta tarea no es para personas impacientes con manos temblorosas.

La eliminación del exoesqueleto abre un camino libre hacia el cerebro. Usando el tinte, los investigadores pueden visualizar varias vías neuronales, incluidas las involucradas en la transmisión de señales de la LPO.

Los investigadores han identificado áreas en el cerebro que interpretan exclusivamente la información del LPO, junto con otras áreas involucradas en la interpretación de las señales de olor de las plantas y las feromonas.

Su investigación ha atraído tanta atención que el trabajo ha sido publicado en Frontiers in Physiology , la revista de fisiología más citada del mundo.

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Los investigadores han identificado áreas en el cerebro que interpretan exclusivamente la información del órgano LPO y otras áreas que están involucradas en el tratamiento de las señales de olor de las plantas y feromonas, respectivamente. Crédito: Fronteras en fisiología

Importante para la supervivencia de los insectos

Este estudio nos ayuda a comprender un poco más sobre cómo funciona el cerebro de los insectos y nos acerca un pequeño paso a encontrar formas alternativas de manipular insectos para envenenarlos.

El mundo probablemente tiene entre seis y diez millones de especies de insectos. Los insectos dañinos constituyen menos del uno por ciento de todas estas especies. Sin embargo, los herbicidas matan a muchas especies, incluidos importantes polinizadores.

Los insectos juegan un papel importante en todos los sistemas ecológicos terrestres. En un mundo donde la cantidad de insectos está disminuyendo drásticamente, obtener más conocimiento sobre las alternativas al veneno es importante para la supervivencia de los insectos y, por lo tanto, probablemente también para la nuestra.


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