Un nuevo estudio revela que algunas proteínas Bt utilizadas en cultivos transgénicos matan plagas a través de múltiples mecanismos, dificultando el desarrollo de resistencia en los insectos. Investigadores de EE.UU. y China destacan que esta «redundancia funcional de toxinas» puede ser clave para una agricultura más sostenible y eficaz en el control de plagas.
Universidad de Arizona / 14 de abril, 2025.- Agricultores de docenas de países han adoptado cultivos genéticamente modificados (o «transgénicos») que producen internamente proteínas de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt), las cuales eliminan algunas plagas clave y, al mismo tiempo, son seguras para las personas y la vida silvestre. Si bien este enfoque biotecnológico reduce la dependencia de los insecticidas aplicados en aerosol, lo que proporciona beneficios económicos y ambientales, al menos 11 especies de plagas han desarrollado resistencia a los cultivos Bt. Por lo tanto, se necesitan urgentemente métodos eficaces para combatir dicha resistencia.
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Un estudio publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU, identifica una estrategia natural para contrarrestar la resistencia de las plagas a las proteínas Bt. Investigadores de la Universidad de Arizona y la Universidad Agrícola de Nanjing descubrieron que una proteína Bt elimina una de las plagas agrícolas más dañinas del mundo a través de dos vías diferentes.
«Por lo tanto, la eficacia de la proteína es más duradera porque, incluso si la plaga bloquea una vía, la otra sigue siendo letal y la plaga no es resistente a menos que ambas vías se desactiven», afirmó Bruce Tabashnik, uno de los autores del estudio y jefe del Departamento de Entomología de la Universidad de Arizona.
Perspectivas derivadas de la desactivación de los receptores Bt en el barrenador asiático del maíz
Para eliminar las plagas de insectos, las proteínas Bt deben ingerirse y unirse a receptores específicos en el revestimiento intestinal. Dado que los humanos y otros animales carecen de estos receptores, las proteínas Bt no les dañan. Sin embargo, al igual que ocurre con los gérmenes y los antibióticos que causan enfermedades, las plagas pueden desarrollar resistencia a las proteínas Bt.
El mecanismo más común y potente de resistencia a las proteínas Bt implica cambios en los receptores que reducen o eliminan su unión a las proteínas Bt. Tres de los receptores implicados en muchos casos de resistencia a las proteínas Bt son las proteínas intestinales ABCC2, ABCC3 y cadherina.
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El equipo de científicos utilizó la edición genética para desactivar ABCC2, ABCC3 y cadherina en orugas del barrenador asiático del maíz (Ostrinia furnacalis), la principal plaga del maíz en China y otras partes de Asia.
Determinaron cómo la desactivación de los tres receptores, individualmente o en pares, afecta la respuesta de la plaga a las proteínas Bt Cry1Ab y Cry1Fa, ampliamente utilizadas en el maíz Bt que atacan a los barrenadores del maíz y otras plagas de lepidópteros.
Los investigadores descubrieron que Cry1Ab mata a las orugas a través de dos vías tóxicas diferentes. Una requiere ABCC2, mientras que la otra requiere cadherina y ABCC3. Esto significa que si una mutación en la plaga bloquea una vía, la otra aún puede asestar un golpe letal. Solo cuando ambas vías son inactivadas, la plaga se vuelve resistente.
Este «sistema de respaldo» para Cry1Ab dificulta considerablemente la evolución de la resistencia, ya que la plaga necesita mutaciones que inactiven simultáneamente dos vías distintas para sobrevivir. Cry1Fa, por otro lado, utiliza solo una vía, la de ABCC2. Si esta se bloquea, la plaga sobrevive a la exposición a Cry1Fa. Por lo tanto, una sola mutación en la plaga que altere ABCC2 puede hacerla altamente resistente a Cry1Fa.
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Para comprobar las predicciones de los resultados resumidos anteriormente, los científicos realizaron el experimento inverso modificando una línea celular de otra plaga de lepidópteros (el gusano cogollero) para que produjera los receptores del barrenador asiático del maíz.
Los resultados de las células modificadas respaldan las conclusiones de las orugas con receptores desactivados. Por ejemplo, mientras que las células no modificadas no fueron destruidas por Cry1Ab ni Cry1Fa, las células modificadas para producir ABCC2 fueron destruidas por ambas proteínas Bt, lo que confirma la conclusión de que ABCC2 facilita una vía tóxica para ambas.
Además, las células modificadas para producir cadherina y ABCC3 fueron susceptibles a Cry1Ab, pero no a Cry1Fa. Como era de esperar, esta modificación proporcionó la segunda vía para Cry1Ab, inexistente para Cry1Fa.
Posible solución a un misterio sobre una plaga importante en Norteamérica y Europa
Los nuevos resultados con el barrenador asiático del maíz podrían dilucidar un patrón previamente inexplicable observado en su pariente cercano, el barrenador europeo del maíz (Ostrinia nubilalis), una plaga importante en Norteamérica y Europa.
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En el laboratorio y en el campo, el barrenador europeo del maíz ha desarrollado una resistencia más lenta a Cry1Ab que a Cry1Fa. Por ejemplo, en Canadá, la resistencia práctica que reduce la eficacia del maíz Bt contra esta plaga en el campo no fue evidente tras 21 años de exposición al maíz Bt productor de Cry1Ab, mientras que la resistencia práctica se documentó por primera vez tras tan solo 12 años de exposición al maíz Bt productor de Cry1Fa.
Una explicación plausible es que, al igual que el barrenador asiático del maíz, el barrenador europeo del maíz tiene dos vías tóxicas para Cry1Ab, pero solo una para Cry1Fa. Esta idea podría probarse directamente realizando con el barrenador europeo del maíz el mismo tipo de experimentos que se utilizaron para analizar el barrenador asiático del maíz.
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Implicaciones para mejorar la sostenibilidad
Tabashnik señaló: «La redundancia funcional, es decir, el uso de más de una vía tóxica por una sola proteína Bt, no se limita a Cry1Ab y al barrenador asiático del maíz; también ocurre con otras proteínas Bt y otras plagas importantes de lepidópteros.
Esta estrategia natural para retrasar la resistencia a las plagas podría aprovecharse para mejorar la sostenibilidad mediante la búsqueda de proteínas Bt nativas o el diseño de nuevas proteínas Bt que ataquen a las plagas a través de múltiples vías».