Potentiality of native Bacillus thuringiensis isolates against the destructive pest, Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae)

En el mundo de la agricultura, pocas plagas son tan persistentes o tan dañinas como la polilla del dorso de diamante. Este pequeño insecto, cuya etapa larvaria se alimenta de vegetales crucíferos como la col, la coliflor y el brócoli, se ha convertido en un dolor de cabeza global para los agricultores. La polilla es célebre por su capacidad de sobrevivir a casi cualquier pulverización química que se le lance. A lo largo de décadas de uso intensivo de insecticidas, la polilla ha desarrollado una armadura genética, haciendo que muchos de los venenos más comunes del mundo sean inútiles. Cuando los productos químicos fallan, los agricultores suelen recurrir a alternativas biológicas, específicamente a una bacteria que habita en el suelo llamada Bacillus thuringiensis. Esta bacteria es un depredador natural de muchas larvas de insectos. Funciona produciendo pequeñas proteínas cristalinas que actúan como llaves biológicas. Cuando una oruga hambrienta come las bacterias, estos cristales se disuelven en su intestino, liberando toxinas que perforan el revestimiento digestivo del insecto, lo que provoca que deje de alimentarse y finalmente muera. Durante años, los agricultores han dependido de cepas específicas de esta bacteria, pero la polilla se está adaptando. Así como aprendió a resistir las pulverizaciones químicas, las poblaciones de la polilla del dorso de diamante también están comenzando a resistir las toxinas bacterianas estándar, lo que crea una necesidad urgente de nuevas armas biológicas más diversas.

Investigadores de la Universidad Agrícola de Tamil Nadu, en la India, se propusieron encontrar estas nuevas armas buscando más cerca de casa. En lugar de depender de las pocas y bien conocidas cepas de bacterias utilizadas en productos comerciales, centraron su atención en el propio suelo. Recolectaron cincuenta y ocho cepas nativas diferentes de Bacillus thuringiensis de entornos locales, con la esperanza de que estos microbios autóctonos pudieran albergar secretos que las cepas estándar de laboratorio habían perdido. El equipo trató estas cincuenta y ocho muestras como una vasta biblioteca de soluciones potenciales, examinándolas para ver cuáles poseían los planos genéticos para las proteínas más eficaces para matar insectos. Buscaban una combinación específica de genes que produjeran diferentes tipos de toxinas, bajo la creencia de que una mezcla de diferentes estrategias de ataque sería más difícil de resistir para la polilla que un solo tipo.

La investigación comenzó con una inspección visual de las bacterias creciendo en el laboratorio. Los investigadores observaron que las cepas nativas no eran todas iguales; formaban colonías con diferentes formas y texturas, lo que sugería profundas diferencias genéticas bajo la superficie. Para ver las armas reales que estas bacterias portaban, el equipo utilizó potentes microscopios para examinar los cristales producidos por los candidatos más prometedores. Encontraron una variedad fascinante de formas. Algunas bacterias producían cristales que parecían dos pirámides unidas por sus bases, mientras que otras fabricaban estructuras cúbicas o esferas redondeadas. En el mundo de estas bacterias, la forma es una pista directa a la función. Los cristales con forma de pirámide suelen portar un tipo de toxina, mientras que los de forma cúbica portan otro. Los investigadores descubrieron que muchas de sus cepas nativas no se limitaban a una sola forma, sino que producían una mezcla, lo que sugería que podían atacar a la plaga de múltiples maneras simultáneamente.

Para confirmar lo que veían bajo el microscopio, los científicos recurrieron a la biología molecular. Extrajeron ADN de las bacterias y utilizaron una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa para buscar genes específicos conocidos por producir toxinas insecticidas. Buscaban genes que codificaran tres tipos principales de proteínas: Cry1, Cry2 y Vip3A. Los resultados fueron impactantes. Cada una de las doce cepas más prometedoras portaba el gen de Cry1, la toxina más común. Sin embargo, la diversidad iba mucho más allá. Varias de estas cepas nativas también portaban el gen de Cry2, y un número aún mayor portaba el de Vip3A. Este último gen es particularmente importante porque produce una toxina que funciona de manera diferente a las demás, atacando al insecto de una forma en la que las toxinas estándar no lo hacen. Crucialmente, los investigadores descubrieron que algunas de estas cepas nativas poseían los tres tipos de genes a la vez. Esta diversidad genética era un marcado contraste con la variedad limitada que se encuentra en las cepas estándar comerciales utilizadas por los agricultores hoy en día.

El equipo pasó entonces de la mesa de laboratorio al insecto vivo para probar si estas ventajas genéticas se traducían en poder en el mundo real. Tomaron las doce cepas bacterianas más prometedoras y las alimentaron con larvas de la polilla del dorso de diamante en un entorno controlado. Midieron cuánta proteína bacteriana era necesaria para matar a la mitad de las larvas, una forma estándar de medir la fuerza de un veneno. Los resultados mostraron que varias de las cepas nativas eran increíblemente potentes. Tres cepas específicas, identificadas con los códigos RM12, T20B y T32, eran tan mortíferas como la cepa de referencia de oro utilizada en productos comerciales. De hecho, la cepa nativa más eficaz requería solo una fracción minúscula de un microgramo de proteína por mililitro de agua para lograr el mismo resultado letal que las mejores bacterias comerciales conocidas. Las otras cepas nativas también fueron efectivas, aunque ligeramente menos potentes, pero todas demostraron una clara capacidad para matar a la plaga resistente.

El estudio concluye que el suelo alberga un vasto y sin explotar reservorio de diversidad biológica que podría ser la clave para salvar los cultivos de crucíferas. Los investigadores descubrieron que estas bacterias nativas no son simplemente copias de las que ya están en el mercado; son genéticamente únicas, portan una gama más amplia de genes de toxinas y producen una mezcla más variada de formas de cristales. Esta diversidad es el activo más valioso, ya que ofrece un ataque complejo que es mucho más difícil de resistir para la polilla del dorso de diamante. Aunque el estudio se realizó en un entorno de laboratorio y de invernadero, los hallazgos sugieren que estas cepas nativas podrían desarrollarse en nuevos biopesticidas. Al utilizar una mezcla de diferentes toxinas de estas bacterias autóctonas, los agricultores podrían ser capaces de burlar la resistencia de la polilla, ofreciendo un camino sostenible para cultivar vegetales en un mundo donde las opciones químicas están fallando cada vez más. El trabajo destaca que la solución a una crisis agrícola moderna puede no residir en inventar algo completamente nuevo, sino en redescubrir la compleja y natural variedad que ya existe en el suelo bajo nuestros pies.