Estudian el vínculo entre los productos químicos y el declive de las poblaciones de insectos
Científicos del EMBL y colaboradores utilizan una biblioteca de más de 1.000 agroquímicos y observan cambios significativos en el comportamiento y la supervivencia a largo plazo de diferentes poblaciones de insectos
Poca gente es amante de las moscas, los mosquitos, o las chinches, pero los insectos tienen un rol clave en el círculo de la vida que conforma el medio ambiente del planeta. De hecho, el famoso biólogo E. O. Wilson declaró que, si los insectos desaparecieran, nuestro medio ambiente colapsaría.
Una ilustración utiliza una variedad de colores para significar la diversidad original en las poblaciones de moscas, mosquitos y mariposas en la zona superior izquierda. Un efecto químico altera las poblaciones, no sólo disminuyendo el número total de insectos sino también afectando a su diversidad.
Isabel Romero Calvo/EMBL
Los científicos han observado que el comportamiento de los insectos ha ido cambiando y que cada año las poblaciones disminuyen una media del 2 al 3%. Esto les ha llevado a investigar las posibles causas de este cambio, como la pérdida de hábitats debido al desarrollo excesivo, el cambio climático y el uso de productos químicos.
Investigadores del EMBL y colaboradores han estudiado cómo afectan los pesticidas, herbicidas y otros productos agroquímicos a las poblaciones de insectos. En su estudio, expusieron sistemáticamente larvas de mosca de la fruta a más de 1.000 moléculas contenidas en la biblioteca química del EMBL, que almacena una variedad de agroquímicos en un formato fácilmente utilizable para cribas a gran escala.
Las larvas de mosca de la fruta del estudio proceden de múltiples ubicaciones geográficas, y los investigadores siguieron su tiempo de desarrollo, comportamiento y supervivencia durante todo su ciclo vital. Descubrieron que el 57% de las sustancias químicas analizadas alteraban significativamente el comportamiento de las larvas de mosca de la fruta, incluso en cantidades que se sabía que no eran mortales. Un nivel más alto de sustancias químicas comprometía la supervivencia a largo plazo de las moscas tras el mismo tipo de exposición.
«Descubrimos que cuando exponíamos a las larvas a dosis muy bajas de sustancias químicas, la exposición provocaba cambios generalizados en los procesos fisiológicos que son cruciales para su desarrollo y comportamiento», afirma Lautaro Gandara, primer autor de un artículo que recoge estos resultados en la revista Science y postdoc en el grupo de investigación Crocker del EMBL. «Estos cambios se exacerbaron cuando aumentamos cuatro grados la temperatura en las cámaras de cultivo, una decisión nacida de la idea de que las temperaturas globales han ido en aumento y podrían afectar a la forma en que los pesticidas afectan a las larvas».
Los científicos empezaron aumentando dos grados la temperatura del entorno de cultivo (de 25 °C a 27 °C). Como no observaron grandes diferencias, aumentaron aún más la temperatura hasta 29 °C, que sigue siendo representativa de las temperaturas estivales de gran parte del mundo. En ese punto, observaron un mayor impacto.
«Además, mezclamos algunas de las sustancias químicas más comúnmente detectadas en el aire, en dosis ecológicamente relevantes, exponiendo de nuevo a las moscas de la fruta desde el momento de su eclosión. Entonces observamos un efecto mucho mayor», explica Justin Crocker, jefe de grupo del EMBL y autor sénior del reciente artículo científico. «Observamos un descenso del 60% en las tasas de puesta de huevos, presagiando el declive de la población, pero también otros comportamientos alterados, como un encorvamiento más frecuente, un comportamiento raramente observado en los grupos no tratados».
Las larvas expuestas a las sustancias químicas del estudio se encorvaban o doblaban el cuerpo de forma exagerada. Esto puede ser señal de estrés o incomodidad, pero sobre todo de problemas subyacentes como toxicidad, efectos neurológicos o procesos fisiológicos alterados.
«A primera vista, el encorvamiento puede parecer intrascendente, pero incluso pequeños cambios de comportamiento pueden repercutir en la forma física si afectan negativamente a la alimentación, el apareamiento y la migración, por ejemplo», añade Crocker. «Los científicos necesitan comprender cómo interactúan los animales entre sí y con su entorno para predecir el impacto que cambios como la destrucción del hábitat o el cambio climático pueden tener en los ecosistemas».
Los científicos reconocen que aún no saben si este encorvamiento exagerado está relacionado con otros cambios detectados, como la reducción de la tasa de puesta de huevos. Es posible que ambos comportamientos no estén relacionados. A pesar de ello, es probable que las larvas que pasan mucho tiempo encorvadas en lugar de comiendo no prosperen en un entorno natural.
Gándara y Crocker colaboraron con otros científicos en este estudio. Jean-Baptiste Masson y François Laurent, del Institut Pasteur, junto con el equipo de Christian Tischer, del EMBL, aportaron enfoques basados en IA para comprender los efectos del comportamiento con una alta resolución estadística. Otros colaboradores del EMBL fueron el Grupo Zimmermann, con su biblioteca química, el Grupo Savitski, por su experiencia en proteómica, y el grupo Zimmermann-Kogadeeva, por su experiencia en biología computacional.
Vicky Ingham, jefa de grupo en el Hospital Universitario de Heidelberg, y Arnaud Martin, profesor asociado de Biología en la Universidad George Washington, ayudaron a los investigadores del EMBL a ampliar el alcance de su experimento para incluir mosquitos y mariposas de la especie Vanesa de los cardos, respectivamente, donde encontraron patrones similares y pudieron así validar el enfoque experimental y las conclusiones.
«Los insectos -incluso los que pueden parecer plagas- son fundamentales para el planeta. Polinizan las plantas que comemos y son una parte importante de la cadena alimentaria», afirma Gandara. «Durante mucho tiempo se especuló sobre las razones de los cambios de comportamiento de los insectos, pero ahora esta investigación ayuda a aclarar un factor importante. Una de las mayores conclusiones de este trabajo es que incluso pequeñas cantidades de ciertas sustancias químicas tienen efectos.»
El comportamiento animal desempeña un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio de los ecosistemas. Además, a medida que disminuyen las poblaciones de insectos, también lo hace la diversidad genética, que es fundamental para que las especies se adapten a los cambios ambientales actuales y futuros.
«El aspecto positivo de este trabajo es que disponemos de nuevos conocimientos sobre qué sustancias químicas pueden provocar determinados cambios moleculares y cambios de comportamiento y desarrollo asociados», afirma Crocker. «Al aportar datos sobre el impacto y la toxicidad de las sustancias químicas, estos ensayos pueden traducirse en prácticas normativas e industriales que protejan mejor la salud humana y el medio ambiente».
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