Los olores un lenguaje natural, una mirada a la comunicación química de los insectos

Samuel Cruz-Esteban¹, Irais Brito-Bonifacio¹ y David Alavez-Rosas²

Artículo publicado en el Portal Comunicación Veracruzana el día 01 de junio 2021

Todos los organismos en el planeta emitimos compuestos químicos volátiles de forma natural, algunos más que otros, por ejemplo, las flores y frutos. ¿Quién no ha sentido el olor grato de las rosas, o de las gardenias? ¿Quién no ha percibido el olor de la mandarina, mango, fresa, piña, plátano, entre otros, mientras lo come? Pero, es necesario saber que algunos compuestos no son fáciles de percibir, ya sea por su composición química (poco olor), o por la cantidad emitida.

Sin embargo, los insectos tienen un sistema de olfacción altamente desarrollado, tanto que pueden discernir olores en cantidades extremadamente pequeñas, a razón de nanogramos (mil millones de veces más pequeño que un gramo). Esa es la razón por la que los insectos pueden ubicar plantas, flores y frutos hospederos donde quiera que se encuentren, en campo agrícola o en traspatio, inclusive los mosquitos pueden encontrarnos a nosotros aún en la oscuridad. 

Palabras claves: Ecología química, olfacción, monitoreo, captura masiva

Así como los seres humanos desarrollamos el lenguaje como una forma de comunicación, la naturaleza ha perfeccionado el uso de sustancias químicas para que los organismos puedan comunicarse desde el principio de los tiempos. La ecología química es la rama de la ciencia que se encarga del estudio de las interacciones químicas entre los organismos y su entorno, integrando los conocimientos de biología y química. Así, los compuestos químicos que median la comunicación entre organismos han sido clasificados como semioquímicos, y se dividen en feromonas y alelomonas o aleloquímicos. 

Las feromonas son compuestos emitidos por un organismo y provoca una reacción en otro organismo de la misma especie. Se clasifican de acuerdo con su función: feromona sexual, de agregación, de alarma, entre otras. Las más utilizadas en la agricultura para monitoreo y captura masiva de insectos plagas como lepidópteros (Spodoptera frugiperda, Bombyx mori) son las feromonas sexuales. Esta se utiliza como cebo o atrayente en trampas específicas para confundir al insecto que realiza la búsqueda (por lo general el macho) y capturarlo (Fig. 1). Otro método, utilizado es inundar el ambiente con estas feromonas para saturar los receptores de olor de los insectos macho para que no ubique a la hembra interrumpiendo el apareamiento. Este tipo de compuestos también se emplea en abejas, los apicultores aplican sobre las plantas florales las feromonas de las abejas para atraerlas y mejorar la polinización (Fig. 2). Actualmente, se estudia la posibilidad de emplear feromonas para monitorear o realizar capturas masivas de insectos de importancia médica, por ejemplo, chinches moscas y mosquitos vectores de enfermedades humanas. 

Las alelomonas (o aleleoquímicos) son compuestos emitidos por organismos de una especie y provocan una reacción en otro organismo de una especie diferente. Dentro de este grupo se encuentran: las alomonas, cairomonas y sinomonas. Las alomonas son compuestos de defensa, por lo que los organismos que la emiten son los beneficiados. Las cairomonas son compuestos que indican la presencia del emisor, por lo que los organismos receptores son los beneficiados. Las sinomonas son compuestos que benefician a ambos organismos, tanto al que lo emite como el que lo recibe. Al igual que las feromonas sexuales, las cairomonas son ampliamente utilizadas en la agricultura para el monitoreo y captura masiva de plagas insectiles tales como las moscas de la fruta Drosophila suzukii, y Zaprionus indianus (Fig. 3).

En general, las alomonas son un grupo de compuestos ampliamente estudiados, principalmente en insectos de importancia agronómica, ya que son productos naturales derivados de las plantas que forman parte de su defensa química que seguramente han adquirido a lo largo de millones de años para defenderse de herbívoros y patógenos. Estos compuestos químicos son capaces de alterar el comportamiento de los insectos al poseer actividad insecticida, repelente, supresora o disuasiva de la alimentación o de la oviposición, entre otras (Fig. 4). También se sabe de compuestos volátiles que juegan un papel importante en la atracción de los insectos benéficos tales como depredadores y parasitoides conocidos como enemigos naturales. Estos pueden estar siendo atraídos por compuestos volátiles de las presas (larvas, adultos) u hospederos (huevos, larvas) utilizados para oviposición, o bien por un cambio en el perfil de compuestos volátiles emitidos por las plantas al ser dañadas por herbivoría u oviposición. Sin embargo, la comunicación química mediada por cairomonas, también puede afectarnos directamente a los seres humanos. Por ejemplo, los mosquitos, transmisores de enfermedades como el dengue, zika y chikungunya, pueden detectarnos por el CO₂ que emitimos los humanos, y así alimentarse de nuestra sangre y dejarnos infectados.

Actualmente existen técnicas especializadas, por ejemplo, la Electroantenografía (EAG), la cual nos permite conocer la actividad antenal provocada por los compuestos químicos. Lo cual es de suma importancia, ya que la mayoría de los insectos presentan neuronas receptoras de olor en las antenas. Otra técnica es la Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas (CG-EM) con la cual se ha logrado la identificación estructural y cuantificación de estos compuestos. Adicionalmente, una parte fundamental de los estudios de ecología química son los bioensayos, donde podemos cuantificar la influencia que tienen las sustancias químicas en el comportamiento de los insectos. Recientemente, con el desarrollo de la química computacional, se ha creado un nuevo concepto, “la ecología química inversa”, la cual permite la detección virtual y predicción de semioquímicos conductualmente activos utilizando métodos computacionales. Sin embargo, los estudios de campo son determinantes para concluir si un compuesto es efectivo en la atracción, repelencia u otras conductas. La importancia de los semioquímicos redunda no solo en los componentes si no en las cantidades proporcionales en las que están presentes en su fuente natural, ya que pueden estar constituidos por un solo compuesto, dos o mas. 

En conclusión, la comunicación química es determinante en el control etológico de plagas (Aprovechamiento del comportamiento de los insectos). Si bien el diseño de trampa es de importancia, sin un cebo o atrayente específico sería insignificante para el monitoreo o captura masiva de plagas insectiles. Por lo que es necesario continuar con estudios que nos permitan conocer más acerca de la comunicación química de plagas insectiles de importancia económica (tanto agronómica como médica), para optimizar sistemas de atracción-aniquilación que resulten efectivos en campo.

Referencias recomendadas

• Howse PE, Stevens IDR, and Jones OT. Insect pheromones and their use in pest management. Springer-Science+Business Media, B. V. First edition (1998). Originally published by Chapman – Hall in 1998. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5344-7
• P D, K.J., Kempraj, V., Aurade, R.M. et al. Computational reverse chemical ecology: Virtual screening and predicting behaviorally active semiochemicals for Bactrocera dorsalis. BMC Genomics15, 209 (2014). https://doi.org/10.1186/1471-2164-15-209
• Wyatt T. 2014. Animals in a chemical world. In: Wyatt T, editor. Pheromones and animal behavior: Chemical signals and signatures. Second. New York: Cambridge. p. 1–48.

Pies de figuras

Fig 1. Trampas cebadas con feromona sexual para capturar machos de Spodoptera frugiperda (gusano cogollero). Imagen Samuel Cruz-Esteban.

Fig 2. Abejas siendo atraídas por volátiles florales. Imagen SCE.

Fig 3. Trampa con un atrayente alimenticio (cairomona), para capturar Drosophila suzukii. Imagen SCE.

Fig 4. Planta de fresas con araña roja (Tetranychus urticae) altamente atraído por los volátiles de las hojas, la presencia de esta plaga cambia el perfil de volátiles de la planta, para atraer enemigos naturales, tales como: Orius insidiosus. Imagen SCE.

Imagen para Slider del periódico. Imagen Samuel Cruz-Esteban

¹ Instituto de Ecología, A.C. Red de Diversidad Biológica del Occidente Mexicano. Avenida Lázaro Cárdenas 253, 61600 Pátzcuaro, Michoacán, México. Tel +55434 342 2698 Ext: 225. E-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

² Instituto de Ecología, UNAM. Ciudad Universitaria, Coyoacán, 04510 CDMX, México.