Radiobiología aplicada: estudios en diferentes especies artropódicas (página 2)
Enviado por miguel ritacco
– Fisiología del aparato bucal masticador: debido al daño que sufre por aplicación de radiaciones el sistema muscular estriado, el que se repara parcialmente post irradiación, los músculos que accionan las mandíbulas y otras partes del aparato bucal, no presentan la tonicidad exhibida en los insectos controles, es decir que su actividad se ve disminuida a la hora de la ingesta.
Según la información obtenida, se observa que todos los insectos irradiados a dosis subletales y potencialmente letales, presentan secuelas postratamiento, independientemente del método empleado.
Claramente todos los insectos sufren daños, algunos nunca totalmente reversibles y otros no reversibles, de variada magnitud según la dosis (a mayor dosis mas daño), el Orden (los lepidópteros son mas sensibles que los dípteros, coleópteros e himenópteros), la tasa de dosis (a mayor tasa, mas daño irreversible), la etapa del ciclo biológico (las fases de larva y pupa, son mas sensibles que los adultos), las características del tratamiento (temperatura, gases), actividad metabólica (mas actividad, mayor daño) y nunca un insecto irradiado será igual o semejante a uno no tratado ya que la reparación no es absoluta.
La Técnica del Insecto Estéril
En la lucha contra algunas especies de insectos holometábolos y voladores existe una opción al tratamiento químico clásico que se presenta ambientalmente segura, selectiva, respetuosa del equilibrio biológico del agrosistema y no tóxica: es la Técnica del Insecto Estéril.
Consiste en aplicar bajas dosis de radiación a insectos criados en medio artificial para generar cambios en su sistema genital. Luego, miles de ellos son dispersados en el agrosistema comercial para que compitan con sus semejantes salvajes en la búsqueda de insectos del sexo opuesto para copular y reproducirse. Pero esta última función no puede concretarse debido a que los ejemplares esterilizados llevan a las poblaciones a reducir el número de individuos, de modo tal que los pocos insectos que queden en el campo no causen daños significativos a la producción.
Hasta el momento sólo se han conseguido resultados viables en algunas especies de moscas que producen daños a la ganadería (gusano barrenador Cochliomya homnivorax [Diptera: Callyphoridae], la mosca tse-tse Glossina spp [Diptera: Glossinidae]), las moscas de los frutos (principalmente Ceratitis capitata, Bactrocera spp y Anastrepha spp [Diptera: Tephritidae]), la polilla de la manzana Cydia pomonella en Columbia Británica (Canadá), la polilla de la vid Lobesia botrana (Lepidoptera: Tortricidae) en Sudáfrica y la lagarta rosada Pectinophora gossypiella (Lepidoptera: Gelechiidae) en Estados Unidos
Si bien se ha investigado la viabilidad de aplicación de la TIE a otras especies, hasta el momento no se han obtenido resultados esperados principalmente por dificultades en la cría masiva, a complicaciones biológicas y a la tecnología de las radiaciones que se presentan a la hora de irradiar millones de especimenes (la instalación debe tener un diseño ad hoc), dificultades que en algunos casos no se observan a nivel experimental y que pueden crear expectativas falsas.
En consecuencia, aunque continúan los esfuerzos para ampliar el rango de usos, hoy sólo se ha trata de optimizar la TIE orientando las investigaciones hacia la obtención de moscas de los frutos (Ceratitis capitata) genéticamente modificadas para disponer de un sexado genético confiable. Además se ha abandonado la pretensión de erradicar esas plagas, buscándose mantener las poblaciones por debajo de la Línea de Significancia Económica.
Respecto de este Complejo, nuestro aporte fue trabajar en el tratamiento de pupas de Ceratitis capitata llevadas a 18º C preirradiación y mantenidas a esa temperatura por medio de una corriente de aire, que puede ser enfriada antes de ingresar a la cámara de irradiación del equipo empleado. Comprobamos que se generan menores daños por absorción de radiaciones para lograr efectos no reversibles en las gónadas de estos insectos, a las dosis máximas recomendadas de 100 Gy para cualesquiera de los ecotipos locales.
También comprobamos que al desplazar el ozono formado durante la irradiación, haciendo circular una suave corriente de aire desde el exterior hacia la cámara, se evita su incidencia negativa (oxidación acelerada) en el material biológico; obviamente los recipientes con las pupas no deberán estar cerrados o bien disponer de algún tipo de ventilación.
Resultados de otros ensayos realizados en el laboratorio a ser profundizados y completados:
Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae) [1994-97]: se irradian en estado adulto, por lo tanto el manejo es complicado debido a la fragilidad de las alas escamosas y deben ser procesados antes de su primera cópula, situación que compromete el éxito del método. Si bien hay soluciones técnicas para estos inconvenientes, de hecho hay en marcha un programa de manejo integrado con TIE como medio de lucha directa entre EUA y Canadá, no resulta practicable en países con sus economías regionales en estado comprometido.
Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae) [1994-96], Plagiodera erythroptera (Coleoptera: Chrysomelidae) [1990-1992] y Platypus sulcatus (Coleoptera: Platypodidae)[1998-2002]: si bien se logran los efectos buscados (daños en gónadas) por aplicación de bajas dosis de radiación ionizante a insectos salvajes, la cría masiva para una campaña regional y aún la producción artificial semimasiva para formalizar el desarrollo en laboratorio, deben optimizarse siempre que esto sea tecnológica y económicamente viable. Nosotros no lo hemos logrado.
Culex pipiens pipiens (Diptera: Culicidae) [2005-2009]: engorrosa cría masiva (en particular la dieta) y como se irradian en estadlo de pupa y en agua, su movimiento hace que la dosis no sea pareja porque se alejan y acercan de la fuente y el agua ejerce un efecto no favorable en el tratamiento.
Anthonomus grandis grandis (Coleoptera: Curculionidae) [1989-91]: dificultades en la dispersión por vuelo propio en insectos irradiados.
Los grandes volúmenes de producción de maderas, cereales y algunos otros productos impiden su utilización inmediata, lo que significa que deban almacenarse. Durante esta etapa están sometidos a una gran diversidad de riesgos entre los cuales se presenta como uno de los más significativos el ataque de insectos y otros artrópodos, quienes no sólo los usan con fines alimentarios sino que es el sitio donde completan su ciclo biológico produciendo numerosa descendencia.
Convencionalmente se intenta resolver este problema empleando productos químicos o temperaturas extremas. Estos procedimientos de control son contaminantes, tóxicos, riesgosos y/o no económicos.
La radiación ionizante, emitida por fuentes de cobalto 60 y cesio 137, se caracteriza por su baja energía (1,2 MeV y 0,6 MeV) y gran poder de penetración en los diferentes sustratos que la absorben, sin producir ningún tipo de riesgo. Así, pueden aplicarse estas bajas dosis de radiaciones a diferentes productos orgánicos con el fin de luchar contra insectos y otros artrópodos que los atacan. Se buscará con este tratamiento "desnaturalizar" a la fauna infestante, es decir generarles esterilidad y pérdida de calidad de vida, situación que los conduce a una letalidad prematura.
Este procedimiento se presenta como la única opción de combate capaz de impactar en larvas que se encuentran en los planos internos de los productos, en las pupas que se presentan cerca de la superficie y en los adultos que se localizan en el exterior.
Debido a que este es un método físico, la aplicación de radiaciones no tiene acción residual, por lo tanto no hay riesgos de manipuleo y en el caso de los alimentos deshidratados, luego del tratamiento pueden ser ingeridos sin ocasionar peligros a la salud. Los productos con bajo contenido de humedad se presentan como perfectamente tolerantes a las dosis de radiación necesarias para afectar a cualquier estado del ciclo biológico en el que se encuentren los insectos perniciosos.
Hemos comprobado ciertamente en todas las especies artropódicas estudiadas, que la aplicación de bajas dosis de radiación ionizante produce disfunciones de variadas y de diferente magnitud.
Podemos identificar, primordialmente, esas manifestaciones como:
Irritabilidad en larvas, principalmente en los últimos estadios.
Pérdida de elasticidad en la pared de vasos conductores de hemolinfa (en larvas y adultos).
Desordenes funcionales en las glándulas endocrinas.
Dificultades o impedimentos de paso de una fase del ciclo a la siguiente.
Daños en el sistema muscular estriado (al menos en adultos), muy evidentes en aparato bucal y patas.
Afecciones en el sistema digestivo, en particular intestino (al menos en adultos).
Lesiones en las gónadas (en pupas y adultos) que producen gametos inviables (en adultos).
Perjuicios en la transmisión de impulsos nerviosos [SNC] (al menos en adultos).
Muy evidentes dificultades en la traslación en individuos caminadores y voladores.
Acortamiento de tiempo de vida, con pérdida de calidad.
Estos cambios radioinducidos deben ser tenidos en cuenta a la hora de aplicar radiaciones ionizantes para desinfestar productos: algunas de estas manifestaciones no sólo son irreversibles, sino que no responden a los mecanismos de reparación enzimática, amplificándose el daño según transcurren las horas postratamiento y generando una descompensación que provoca una letalidad anticipada en el material biológico pernicioso.
Otro asunto a tener en cuenta es que realizar el tratamiento con radiaciones ionizantes a insectos con hábitos crepusculares y nocturnos durante esas horas, significará aplicar dosis mas bajas debido a que estas generan mayores daños cuando la actividad metabólica del animal es mayor.
Esta modalidad significará generar menores daños a sustratos susceptibles, reducción del tiempo de tratamiento, disponibilidad de la planta para otros servicios y disminución del costo de tratamiento.
Agradecimientos
Al Dr José Mayo (1924-2009), sector Radiobiología de la CNEA por su guía y permanentes recomendaciones.
A las personas que participaron en algunos de estos desarrollos: Repetti, M., Legizamón, C., Merliuzi, E., Echeverria, N., Concheiro P, Barrenechea, C., personal de la PISI y de dosimetria CAE, Colabino, M., Penzo, G., Alingui, A., Manso, F., Zapater, M., Crespo, D., Quintana, G., Arriaga, L.
– A Programme for the Eradication of the New World Screworm from North Africa. Joint FAO-OIEA, Consultant Group. Vienna 1990.
– A Programme for the Eradication of the Mediterranean Fruit Fly from Algeria, Libyan Arab Jamahiriya, Morocco and Tunisia. Joint FAO-OIEA, Expert Group. Vienna, 1992.
– A Programme for the Eradication and Control of the Mediterranean Fruit Fly and South American Fruit Fly in Argentina. Joint FAO-OIEA, Expert Group. Vienna, 1993.
– Atomic Energy to Control Insects, Yearbook of Agriculture, USDA, Separate Nº 3 186, 1962.
– Barrenechea, C. y Ritacco, M. Determinación de dosis subletal en el gorgojo del tabaco Lasioderma serricorne (Coleoptera: Anobiidae) mediante la aplicación de radiaciones ionizantes con fines de desinfestación (A).
– ———————————– Consecuencias de la aplicación de radiaciones ionizantes a Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae), insecto infestante de diversos productos (A
– ———————————– Estudio del comportamiento ultradiano del gorgojo Sitophilus oryzae (Coleoptera: Curculionidae) tratado con radiaciones ionizantes (A).
(A) XXXIX Reunión Científica de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear (CABA, diciembre 2012)
– Cancio, R. y Col. Informe CNEA 419. El Irradiador Móvil de la Comisión Nacional de Energía Atómica
– Ciro U.: "Use of Sterile Insect Technique to Control Medfly in the Mediterranean Area: Application, Research Needs and Development". Contr. Nº 15, ENEA, FARE, Italia, 1982.
– Colabino, M.; Penzo, G.; Leguizamón, C y Ritacco, M. Aplicación de radiaciones para el control de Tenebrio molitor (gorgojo negro de las harinas). X Jorn. Fitosan. Argen., Jujuy, 1999.
– Gonazlez J., Vargas C. y Jara B.: "Estudios sobre la aplicación de la técnica de los machos estériles en el control de las moscas de las frutas". Pmer. Congr. Latinoam. de Entomología, 1971.
– Guillén Aguilar J.: Manual para la diferenciación de moscas del Mediterráneo Ceratitis capitata silvestres (fértiles) de moscas irradiadas (estériles). Programa Mosca del Mediterráneo. Dirección Gral. de Sanidad Vegetal, Méjico 1983.
– Harris E.: "The Sterile-Insect Technique for the Control of Fruit Flies". IAEA-PL 582/1 Vienna.
– Knipling E.: Possibilities of insect control or eradication through the use of sexually sterile males. J. Econ. Entomol. 1955.
———– : Sterilization and other genetic techniques. National Academy of Sciences, Pest Control for the Future. Washington DC. 1972.
———– : "The Basic Principles of Insects Population Suppression and Management". USDA, Agric. Handbook, Nº 512, Wash 1979.
– La Chance L.: Genetic strategies affecting the success and economy of the sterile insect release method. Genetics in relation to insect management. The Rockefeller Found. NY. 1979.
– Manual del Curso de Dosimetría en Radioterapia. Comisión Nac. de Energía Atómica. 1971.
– Manual del Curso de Seguridad Radiológica. 1986. I.N.I.N.
– Metcalf R. and Luckmann W.: Introduction to Insect pest Management. Second Edition. 1992.
– Ortiz G. y Colaboradores: Proyecto Binacional para la Erradicación y Control de las Moscas del Mediterráneo y Sudamericana de las Frutas en el Litoral del Rio Uruguay FAO/TCP/RLA 8856. 1990
– Reportes Anuales del Programa Moscamed de Méjico y Guatemala 1979/ 1993.
-Ritacco M.: Estudio de la sobrevivencia de Ceratitis capitata post emergencia en condiciones de máxima y media adversidad. CNEA, 1978.
———- : Secuelas de las radiaciones en ejemplares adultos de Ceratitis capitata: estudios de longevidad, entomopatologias, hábitos, esterilidad, desplazamiento, capacidad de vuelo, irritabilidad frente a estimulos luminosos, térmicos y mecánicos, actividad depredadora y dosis letal inmediata y mediata. CNEA, 1979.
———- : Efectos de las diferentes dosis de radiación gamma en Sitophilus orizae: esterilidad/fecundidad, calidad y tiempo de vida. 1980. Informe CNEA 489.
———- : Aplicación de diferentes dosis de radiación gamma en los distintos estadios del ciclo biológico de los lepidópteros Tinea pellionella y Plodia interpunctella y estudio de su evolución post tratamiento. CNEA, 1982
———- : Estudios de los efectos de la radiación en pupas de Ceratitis capitata tratadas a baja temperatura (8 a 16º C). CNEA, 1984.
———- : Estudios de la calidad de vida de Laemophloeus minutus y Criptolestes pusillus post irradiación tratados a diferentes dosis. 1985. Presentado como: Estudios sobre las consecuencias de aplicación de radiación gamma a dos coleópteros plaga secundaria de cereales en 3º Cong. Arg. de Entomología, 1995.
———- : Estudios de las consecuencias de aplicación fraccionada de radiación gamma a larvas y pupas de C. capitata. CNEA, 1986.
———- : Efectos de diferentes dosis de radiación en larvas de Galleria melonella. CNEA, 1986.
———- : Evaluación de los efectos de las radiaciones gamma en Oryzaephilus surinamensis. CNEA, 1987.
———- : Aplicación de radiaciones a larvas y pupas de Anastrepha fraterculus, provenientes de frutos naturalmente infestados. CNEA, 1986.
———- : Efectos de las diferentes dosis de radiación gamma en la calidad de vida de Sitophilus granarius adulto. 3º Congr. Arg. de Entomología, 1995.
———- : Estudios de diferentes parametros vitales en Sitophilus granarius empleados en la insectación de maíz irradiado. 3º Congr. Arg. de Entomología, 1995.
– Crespo D. y Ritacco M.: Resultado de la aplicación de diferentes dosis de radiación en pupas y adultos de Ceratitis capitata: longevidad, propensión al apareamiento, irritabilidad, proporción de sexos, semiemergencia, no emergencia, efectos teratológicos. INTA-CNEA, 1988.
– Ritacco M.: Determinación de dosis letal y subletal en larvas, pupas y adultos de C. capitata obtenidos de fruta naturalmente infestada. CNEA, 1988.
———- : Influencia de las radiaciones gamma en pupas de C. capitata tratadas en aire, nitrógeno, hipóxia y anóxia. CNEA, 1988.
———- : Comportamiento de larvas de C. capitata de segundo y tercer estadio irradiadas a diferentes dosis, con y sin sustrato. CNEA, 1988.
———- : Control por radiaciones de Tribolium castaneum en harina de trigo pan 000. Informe CNEA Nº 487, 1988.
———- : Factibilidad de control de Musca domestica por medio de la TIE en Arrecifes, Buenos Aires. Trabajo realizado por la CNEA para la firma Benito Pernicone SA. 1989.
———- : Programa Nacional para Control y Erradicación de Moscas de los Frutos. ex IASCAV, 1992.
———- : Proyecto para la Erradicación de la Mosca del Mediterráneo de la Región Sur de Argentina. ex IASCAV, 1993.
———- : Irradiación de Lasioderma serricorne: estudio de su evolución post tratamiento. 3º Congreso Arg de Entomología. 1995
———- : Factibilidad de control de Plagiodera erythroptera por medio de la Técnica del Insecto Esteril. X Jornadas Fitosanitarias Argentinas. Jujuy, 1999.
– Turica A. y Ritacco M.: Efectos de las radiaciones en mandarinas (variedad "criolla") infestadas artificialmente con larvas de Ceratitis capitata. Estudios tolerancia y efectos radiobiológicos. INTA-CNEA, 1977.
– Viagini R. 1990. Hacia el Control Integrado de Plagas. Ed. Hemisferio Sur.
– Villavaso E.: Field competitiveness of sterile males released in the boll weevil eradication trial. J. Econ. Entomol., 1981.
– Zavala et al.: Dosimetry practice for irradiation of the Mediterranean Fruit Fly. Simp. on High Dose Dosimetry IA7EA-FAO, 1980.
Autor:
Miguel Ritacco
Investigador Consulto CNEA
| Página siguiente |