Resistencia a Insecticidas de Cepas de Cucaracha Alemana (Dictyoptera: Blattellidae)

Las cucarachas alemanas, Blattella germanica (L.), siguen siendo una de las especies de insectos de interior más difíciles de controlar debido a su capacidad para desarrollar resistencia a los insecticidas.

Cucaracha alemana Blatella germanica

Se determinaron los niveles de toxicidad y resistencia de cinco insecticidas de calidad técnica (permetrina, clorpirifos, propoxur, imidacloprid y fipronil) para machos adultos de siete cepas de la cucaracha alemana, una cepa susceptible susceptible de crianza en laboratorio (S) y seis Cepas (B, D, E, G, H, e I).

fórmula del Fipronil

Utilizando métodos tópicos de aplicación, el fipronil fue el insecticida más tóxico para las siete cepas. Los valores de DL50 del fipronil en la cepa susceptible (S) y las cepas B, D, E, G, H e I recogidas en el campo fueron de 1,33, 2,62, 11,53, 5,07, 7,66, 5,15 y 10,15 ng / insecto, respectivamente .

fórmula de la Permetrina

Las cepas recogidas en el campo fueron las más resistentes a la permetrina entre los cinco insecticidas, excepto para la cepa H. Las relaciones de resistencia de las cepas B, D, E, G y I a la permetrina fueron 31,8, 37,3, 51,9, 34,9 y 37,5, respectivamente .

fórmula del Clorpirifos

Con una relación de resistencia de 6,4, la cepa H recogida en el campo fue más resistente al clorpirifos.

fórmula del Propoxur

Las cepas recogidas en el campo no fueron significativamente resistentes al propoxur.

fórmula del Imidacloprid

Las cepas B, H e I no fueron significativamente resistentes al imidacloprid cuando se compararon con la cepa susceptible.

Con base en las diferentes relaciones de resistencia para cada insecticida, concluimos que hay altas tasas de resistencia a los insecticidas en las cucarachas alemanas del condado de Franklin, Carolina del Norte, y que las cepas recolectadas en el campo probablemente tenían diferentes historias de tratamiento.

condado de Franklin en carolina del Norte

Situación del condado de Franklin en Carolina del Norte

Estado de Carolina del Norte en el mapa de Estados Unidos de América

Fuente:  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/labs/articles/28334316/


Nota: inicialmente he cometido un error al confundir Franklin de Carolina del Norte con Franklin de New Jersey (pues esta última localidad es una referencia de los minerales fluorescentes bajo luz ultravioleta, tanto con onda corta como larga, de nivel mundial). Por ello en las primeras horas de esta publicación aquí había un mapa de la segunda localidad.

Las cucarachas están diseñadas para soportar fuerzas de casi 900 veces su peso corporal

El hombre no cesa de inspirarse en la naturaleza. Un nuevo ejemplo de ello son... las cucarachas. Estos insectos, que despiertan una profunda aversión en la mayoría de los humanos, poseen un exoesqueleto cambiante, que les permite moverse por espacios diminutos y soportar fuerzas de casi 900 veces su peso corporal sin lesionarse. Una maravilla que puede ser la clave para construir robots de búsqueda y rescate de víctimas entre escombros.

 https://www.youtube.com/watch?v=sU-mSOgbfLU

Para desesperación de los profesionales del control de plagas y de sus clientes, la capacidad de adaptación de las cucarachas para sobrevivir parece no tener límites.

Se resisten a los insecticidas, evoluciona su sentido del gusto para esquivar las trampas con glucosa, o escapan en direcciones imprevistas y aleatorias para no ser alcanzadas por sus depredadores. A esta lista de habilidades hay que añadir los resultados obtenidos en un estudio realizado en la Universidad de California en Berkeley (EEUU), que analiza la extraordinaria capacidad de las cucarachas para comprimirse y resistir presiones sobre su cuerpo.

Los exoesqueletos articulados de las cucarachas les permiten una locomoción rápida pero, a la vez, conservan la habilidad de un cuerpo blando, capaz de cambiar de forma para explorar ambientes confinados. En los experimentos realizados, los investigadores pusieron a prueba estas características físicas de las cucarachas, con unos resultados sorprendentes.

Al hacerlas pasar por grietas horizontales, con una altura inferior a una cuarta parte de la altura del cuerpo del insecto de pie, las atravesaron rápidamente en 300-800 milisegundos, mediante la compresión de su cuerpo un 40-60%.

Periplaneta americana

La grabación del experimento revela que el paso por la grieta es una maniobra compleja y discontinua. Después de atravesar las grietas horizontales y entrar en un espacio confinado vertical, las cucarachas se arrastraron a velocidades cercanas a los 60 cm⋅s-1 (20 veces la longitud de su cuerpo por segundo), a pesar de la compresión corporal y los cambios posturales.

La velocidad de la carrera y la longitud y el periodo de la zancada sólo se redujeron a la altura más pequeña en la grieta (4mm), mientras que el deslizamiento o "arrastramiento" del cuerpo y el desplazamiento en zigzag aumentaron.

Para analizar los límites de rendimiento de la carrera en espacios confinados, los investigadores alteraron la fricción en el techo y el suelo de la grieta. Un aumento de la fricción en el techo disminuyó la velocidad, al disminuir la longitud de la zancada y aumentar el deslizamiento o "arrastramiento" del insecto. En cambio, un aumento de la fricción en el suelo aportó velocidad y longitud de zancada, obteniendo un máximo en los niveles intermedios de fricción.

Estos datos apoyan un modelo de locomoción que los investigadores han descrito como un "arrastramiento mediante las patas, con fricción en el cuerpo".

Por otra parte, para definir los limites de la compresión del cuerpo de las cucarachas en espacios confinados, realizaron pruebas cíclicas de compresión dinámica en animales vivos. El exoesqueleto de los insectos les permitió resistir fuerzas de 300 veces su peso corporal al atravesar las grietas más pequeñas y de hasta casi 900 veces su peso corporal sin lesionarse.

No es de extrañar pues, que los flexibles y resistentes exoesqueletos de las cucarachas y su modo de desplazarse en espacios confinados, puedan servir de inspiración para diseñar robots de búsqueda y rescate, capaces de penetrar en los escombros generados por tornados, terremotos o explosiones.

Fuente: Kaushik Jayaram, Robert J. Full: Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot, University of California, Berkeley, 2015

Publicado en Higiene Ambiental, el jueves 11 de febrero de 2016:  http://www.pnas.org/content/early/2016/02/04/1514591113.abstract

Descubren el mecanismo que desencadena la metamorfosis de los insectos

Barcelona, 10 mar (EFE).- Investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF) han descubierto que un micro ácido ribonucleico (ARN), una cadena muy corta de ARN de apenas 20 nucleótidos, es el desencadenante de la metamorfosis en la cucaracha 'Blattella germanica'.

El trabajo, dirigido por el profesor de investigación del CSIC y director del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), Xavier Bellés, ha sido publicado en la revista científica PNAS y tiene como autores a Jesús Lozano y Raul Montañez, ambos investigadores del Instituto de Biología Evolutiva.

Los científicos han demostrado que este microARN, denominado miR-2, bloquea la producción de una proteína, la Kruppel-h1, que está activa mientras el insecto es aún una larva.

Cuando miR-2 bloquea la expresión de Kruppel-h1, que es, de hecho, un represor global de la metamorfosis, se desencadena inmediatamente la metamorfosis.

"Sin miR-2, la metamorfosis no se realiza. Aunque los insectos mudan, en lugar de mudar a una forma de adulto, como correspondería, mudan a otra ninfa o a una forma intermedia entre ninfa y adulto", ha aclarado Xavier Bellés.

"Se trata -según Bellés-, de un elegante mecanismo en el contexto de un proceso biológico complejo, que está protagonizado por un simple microARN".

Este mecanismo "podría ser general en insectos, e incluso podría extenderse a otros organismos típicamente metamórficos, como los anfibios, lo que abre un nuevo campo de investigación fascinante", ha señalado el científico.

El trabajo es resultado de seis años de investigación, que comenzó en 2009, cuando estos mismos investigadores eliminaron la expresión de todos los microARN en la cucaracha 'Blattella germanica', mediante el silenciamiento génico de la enzima Dicer-1.

Esta eliminación impidió que se realizase la metamorfosis correcta en los insectos y eso implicaba que algún microARN debía estar implicado en el inicio de la metamorfosis por lo que los científicos se preguntaron cuál era ese microARN y cuál la proteína que regulaba.

Entonces ya sabían que la metamorfosis está reprimida por la hormona juvenil, que está presente en las ninfas del insecto y desaparece cuando la ninfa va a mudar a adulto.

Blattella germanica

Los científicos descubrieron que, en la cucaracha en la que habían bloqueado todos los microARN, la proteína Kruppel-h1 seguía expresándose aun cuando ya no había apenas hormona juvenil.

Por eso dedujeron que alguno de los microARN bloqueados debía de contribuir a la desaparición de Krüppel-h1.

Dos experimentos adicionales sirvieron para corroborar la hipótesis.

Por un lado, administraron a los insectos un inhibidor de miR-2 en la última fase ninfal, lo cual impidió la correcta metamorfosis.

En el segundo experimento, a otro grupo de cucarachas, a las que se les había bloqueado la expresión de todos los microARN, les administraron un análogo de miR-2, lo que restauró la metamorfosis.

"Sabemos que este mecanismo puede extrapolarse a otros insectos hemimetábolos (como langostas, chinches o piojos) pero posiblemente no sea exactamente el mismo en holometábolos (mosquitos, hormigas, avispas). Seguramente serán otros microARN y otros ARNm", ha concluido el director del Instituto de Biología Evolutiva.

Publicado en La Vanguardia, el 10 de marzo de 2015

Cómo las cucarachas han desarrollado aversión a los cebos con glucosa.

La plasticidad del sistema sensorial de las cucarachas para evolucionar y adaptarse a los cambios ambientales ha impresionado a científicos de la Universidad de Carolina del Norte, que han estudiado cómo algunas poblaciones de estos insectos han cambiado sus receptores del gusto para que la glucosa, ingrediente usado como atrayente en cebos, les resulte amarga y les repela.

La capacidad de adaptación de las cucarachas y sus trucos evolutivos para sobrevivir parece no tener limites. Cientificos en EEUU quedaron sorprendidos al comprobar cómo algunas poblaciones de cucarachas han sido capaces de desarrollar una defensa simple y muy eficaz contra los cebos envenenados con sabor dulce: un cambio en su química interna hace posible que la glucosa, una forma de azúcar atrayente para infinidad de formas de vida, tenga un gusto amargo para ellas.

La aversión de ciertas poblaciones de cucarachas de la especie Blattella germanica a los cebos tratados con glucosa, que se supone que debe atraerlas, es un fenómeno conocido desde principio de los años 90, poco después de que los profesionales del control de plagas empezaran a utilizar trampas con cebos conteniendo glucosa e insecticida en lugar de sprays, como método principal para combatir a las cucarachas.

La industria del control de plagas solucionó el problema desarrollando nuevos cebos, pero el cambio en el comportamiento de estas cucarachas,  ubicuas en edificios  y estructuras humanas, se convirtió en un enigma.

Ayako Wada-Katsumata, Jules Silverman y Coby Schal, científicos de la North Carolina State University describen en un estudio publicado en la revista Science la explicación a este fenómeno.

La industria del control de plagas necesita desarrollar constantemente nuevos venenos, ya que las cucarachas y otras plagas se vuelven resistentes a sus efectos. No obstante, en este caso el problema no es un veneno que deje de ser eficaz, sino que ciertas cucarachas eviten cualquier cebo que contenga glucosa. El estudio muestra que este comportamiento es heredado, y no algo aprendido por un individuo de la especie durante su breve vida.

En lugar de papilas gustativas, las cucarachas poseen pelos, con los que perciben el gusto, en diversas partes de su cuerpo. Los investigadores de Carolina se concentraron en estudiar los pelos situados en el área alrededor de la boca y dos tipos de células nerviosas que perciben sabores y responden emitiendo señales eléctricas al cerebro. Uno de estos tipos de células responde sólo a azúcares y otras sustancias dulces, mientras que el otro sólo responde a sustancias amargas.

Cuando una molécula de algo dulce entra en contacto con un detector del dulce, este dispara impulsos eléctricos y el cerebro de la cucaracha percibe dulzor, incitándola a comer. Lo mismo sucede con los detectores de sustancias amargas, que hacen que la cucaracha evite esa sustancia.

Pero, de algún modo, las cucarachas han conseguido cambiar, de manera que la glucosa activa sus detectores de sustancias amargas y, cuando la prueban, la repelen porque les sabe amarga.

El próximo paso es desvelar los detalles de la mutación genética que origina este comportamiento. Por el momento, se halló una mutación que ubica un receptor de glucosa en las neuronas detectoras de sustancias amargas, dando al azúcar sabor amargo para la cucaracha.

De hecho, este estudio podría ser interesante más allá del control de las cucarachas y ayudar a explicar los cambios de comportamiento en mosquitos portadores de la malaria. Por ejemplo, porqué algunos mosquitos ya no se posan en paredes tratadas con insecticidas, sino que tienden a posarse en los techos o en las paredes exteriores no tratadas, es un comportamiento del que se desconoce  el mecanismo neuronal responsable.

Fuente: New York Times

Foto: Ayako Wada-Katsumata and Andrew Ernst

Publicado en Higiene Ambiental, el martes 28 de mayo de 2013