Hongos manipulados genéticamente, ¿el futuro de los bioinsecticidas?

El hongo Metarhizium pingshaensei, asesino natural de mosquitos, podría ser la base de un eficaz mecanismo de control biológico para combatir mosquitos vectores de enfermedades, como Anopheles gambiae y Aedes aegypti. Su acción natural sobre estos insectos ha sido potenciada artificialmente con genes que expresan neurotoxinas propias del veneno de araña y escorpión. De este modo, una sola espora es capaz de acabar eficaz y rápidamente con ellos, sin resistencias ni efectos negativos sobre especies no diana.

 

Un hongo que mata mosquitos

biocidasLa base para nuevos bioinsecticidas podría estar en el hongo Metarhizium pingshaensei, específico para los mosquitos y que no representa un riesgo para humanos, abejas u otros insectos.

El hongo ha sido objeto de estudio en la University of Maryland (EEUU) donde lo han modificado genéticamente para potenciar su acción insecticida. Las cepas fúngicas obtenidas más potentes, capaces de expresar múltiples toxinas, pueden matar mosquitos con una sola espora. Además los hongos transgénicos obtenidos son capaces de detener la ingesta de sangre de los mosquitos.

Por todo ello, los autores del estudio consideran que las cepas de hongos que han desarrollado pueden ser una buena herramienta para prevenir las enfermedades transmitidas por mosquitos.

El hongo fué aislado originalmente de un mosquito y evidencias previas sugieren que es específico para especies de mosquitos portadores de enfermedades, incluyendo Anopheles gambiae y Aedes aegypti. Cuando las esporas del hongo entran en contacto con el cuerpo del mosquito germinan y penetran en el exoesqueleto del insecto, matandolo desde dentro hacia fuera.

Sin embargo, por si solo, Metarhizium pingshaensei requiere dosis bastante altas de esporas y una gran cantidad de tiempo para tener efectos letales. Asi que, para aumentar el poder mortal del hongo, los investigadores diseñaron cepas del hongo con varios genes que expresan neurotoxinas propias del veneno de araña y escorpión, ambas aisladas y también en combinación con otras toxinas. Estas toxinas actúan bloqueando los canales de calcio, potasio y / o sodio necesarios para la transmisión de los impulsos nerviosos.

Posteriormente, probaron las cepas manipuladas geneticamente en mosquitos resistentes a los insecticidas, capturados en la naturaleza en Burkina Faso. Todas ellas mataron a los mosquitos de forma más rápida y eficiente que el hongo no manipulado. 

Toxinas de araña y escorpión

Sin embargo, la cepa más letal utilizó una combinación de dos toxinas, una derivada del escorpión Androctonus australis del desierto del norte de África y otra derivada de la araña Hadronyche versuta australiana. La toxina del escorpión bloquea los canales de sodio del insecto, mientras que la de la araña bloquea los canales de potasio y calcio. 
 
Esta podría ser también la clave para una de las mayores amenazas para el control de mosquitos y de las enfermedades que transmiten: la resistencia a los insecticidas. A diferencia de los insecticidas químicos, que sólo apuntan a los canales de sodio del sistema nervioso de los insectos, las toxinas de muchas arañas y escorpiones afectan también a los canales de potasio y calcio, por lo que los insectos no tienen resistencia preexistente.
 
De hecho, ambas toxinas ya han sido aprobadas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos para uso insecticida.
 
Acción específica

Al insertar los genes de las toxinas en los hongos Metarhizium pingshaensei, los científicos incluyeron un dispositivo de seguridad: una secuencia altamente específica que asegura que los genes de las toxinas sólo pueden activarse en la sangre de los insectos objetivo. De este modo, el hongo no liberará la toxina en el medio ambiente.

Para comprobar la seguridad de las especies de insectos no objetivo, los investigadores probaron las cepas de hongos manipulados en abejas de la miel, en Burkina Faso.  Infectaron deliberadamente abejas locales, utilizando métodos pasivos (exponiendo las abejas a tejidos recubiertos de esporas) y métodos directos (rociando las abejas con esporas suspendidas en líquido). Después de dos semanas, ninguna abeja había muerto como resultado del hongo potenciado con toxinas.

Animados por los resultados del estudio actual, los investigadores planean ampliar sus pruebas sobre el terreno en Burkina Faso y, eventualmente, esperan poder probar las esporas en el campo, en poblaciones de mosquitos silvestres.

 

 

 

 

Fuente: Improved efficacy of an arthropod toxin expressing fungus against insecticide-resistant malaria-vector mosquitoes, Nature

Imagen: Brian Lovett. La imagen muestra una hembra muerta de Anopheles gambiae por el efecto de Metarhizium pingshaense. El hongo también está manipulado para expresar una proteina verde fluorescente, para facilitar la identificación de las estructuras fúngicas productoras de toxinas.

 

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