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Toxinas insecticidas: una tecnología amigable con el medio ambiente

Insecticidal toxins: an environmentally friendly technology

Alejandra Bravo / Mario Soberón*
Hoy nos encontramos de cara a un importante problema: proveer de alimento a una población humana que crece con rapidez. Además, esta demanda debe satisfacerse con tecnologías amigables con el medio ambiente. Cabe señalar que 35 por ciento de la producción agrícola se pierde por el ataque de plagas a cultivos.

Aunque los insecticidas químicos han sido eficientes en el control de plagas, éstos son altamente tóxicos y difíciles de degradar, y contaminan suelos y aguas causando problemas de salud en humanos y animales. Sin embargo, como los insectos han desarrollado resistencia a una gran cantidad de insecticidas químicos, su aplicación ha dejado de ser eficaz en muchos casos.

Una opción es la de las plantas transgénicas Bt que producen proteínas insecticidas. En 2007 se sembraron en el mundo más de 36 millones de hectáreas con plantas Bt1.

Se calcula que desde 1996 se han dejado de aplicar más de 224 mil 300 toneladas métricas de insecticidas químicos lo que significa una reducción de 15 por ciento en su empleo. Las proteínas insecticidas o toxinas Cry provienen de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt) y se han reunido en más de 40 grupos. Las proteínas Cry son una especie específica, esto quiere decir que cada toxina presenta un número limitado de insectos susceptibles. Esta característica asegura que el impacto ecológico de las toxinas Cry sea mínimo, ya que éstas no son nocivas para la mayoría de los insectos benéficos, agricultores y consumidores. En el maíz-Bt y el algodón-Bt se producen las toxinas Cry1Ab y Cry1Ac respectivamente, que tienen actividad insecticida contra plagas de estos cultivos.

Un problema potencial en el uso de las plantas Bt es la aparición de insectos resistentes a las toxinas, ya que la permanencia en el ambiente crea una presión de selección para la aparición de éstos. En varios países se aplican estrategias de cultivo que incluyen el establecimiento de zonas refugio, que son áreas donde se cultivan plantas no-transgénicas en cercanía con las plantas Bt.

Este procedimiento tiene por objetivo mantener una población de insectos susceptibles que al cruzarse con los resistentes tendrán una progenie susceptible a las toxinas Cry, con lo cual se retrasará el desarrollo de resistencia. Sin embargo, en el campo, tres diferentes especies de insectos ya presentan resistencia a las toxinas Cry1A.

A pesar de su amplio uso, todavía se desconoce con precisión el modo de acción de las toxinas Cry. Éstas son producidas en forma de protoxina, y para tener actividad insecticida se requiere que parte de la proteína se pierda por acción de las enzimas digestivas del intestino de las larvas. La forma activa de la toxina se une a proteínas del insecto localizadas en la superficie de las células del epitelio intestinal. Posteriormente se inserta en la membrana formando agregados (oligómeros), poros iónicos, por los cuales entran iones y agua, llevando eventualmente a la lisis celular. Después de uno o dos días el insecto muere por destrucción del intestino2,3.

En nuestro grupo de investigación hemos analizado el mecanismo de acción de las toxinas insecticidas Cry1Ab y Cry1Ac. Nuestros estudios mostraron que las toxinas interaccionan con dos proteínas intestinales de una manera secuencial. La primera interacción de la toxina con una proteína intestinal facilita su agregación y, la segunda, la inserción del agregado y la formación del poro lítico que conduce a la muerte celular3.

La resistencia a las toxinas Cry1A podría generarse al interrumpir cualquiera de los pasos involucrados en la interacción de las toxinas con el epitelio intestinal de las larvas de insectos. Sin embargo, el mecanismo más común se debe a mutaciones en el gene que codifica para la proteína intestinal que interacciona primero con la toxina. Esta información nos sirvió para proponer modificar, por técnicas de ingeniería genética, las toxinas Cry1A de manera que puedan agregarse e insertarse a la membrana del epitelio intestinal sin necesidad de la primera interacción. Nuestros datos mostraron que colonias de insectos resistentes a las toxinas Cry1Ab y Cry1Ac eran sensibles a las toxinas modificadas4.

De esta manera, contamos ahora con toxinas que son capaces de matar insectos resistentes a las toxinas que se producen en el maíz-Bt y en el algodón-Bt. La implicación de este hallazgo es que la tecnología de las plantas transgénicas resistentes a insectos, la cual es considerada una tecnología amigable con el ambiente, tendrá utilidad durante más tiempo.


1. C James, “Brief 35: Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2007” (International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications, Ithaca, NY, 2006).

2. Bravo, A, Gill, SS, y Soberón, M (2007) “Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control”. Toxicon 49: 423-435.

3. Bravo, A, Gómez, I, Conde, J, Muñoz-Garay, C, Sánchez, J, Zhuang, M, Gill, SS Soberón, M. (2004) “Oligomerization triggers differential binding of a pore-forming toxin to a different receptor leading to efficient interaction with membrane microdomains”. Biochimica et Biophysica Acta. 1667: 38-46

4. Soberón, M, Pardo-López, L, López, I, Gómez, I, Tabashnik, B, Bravo A. (2007) “Engineering Modified Bt toxins to counter insect resistance”. Science. 318: 1640-1642.

* Instituto de Biotecnología

Artículo publicado en Gaceta UNAM, Número 4078, 9 de junio de 2008.

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