El Texto Mundial de MIP El Texto Mundial de MIP Universidad de Minnesota
 

Insectidas Vegetales
Gonzalo Silva-Aguayo
Ingeniero Agrónomo MS
Facultad de Agronomía, Universidad de Concepción
Avenida Vicente Méndez 595, Chillán, CHILE
gosilva@udec.cl

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Introducción

Las plantas han evolucionado por más de 400 millones de años y para contrarrestar el ataque de los insectos han desarrollado mecanismos de protección, como la repelencia y la acción insecticida. El método de control de plagas más antiguo son los sacrificios humanos, pero dada su baja efectividad, o tal vez la falta de voluntarios, se comenzaron a utilizar polvos y extractos  vegetales, de lo cual hay antecedentes incluso en la biblia. El uso masivo de estos insecticidas ha tenido un camino muy difícil pues en una primera época las recopilaciones que hacían los investigadores, entre los agricultores e indígenas, tenían mucho de superstición y  cuando se les sometió a pruebas con rigor científico no mostraron efecto alguno. Después de la segunda guerra mundial las pocas plantas que mostraron resultados auspiciosos, y alcanzaron a usarse masivamente, fueron reemplazadas por los insecticidas sintéticos . Con la aparición en la década de los cuarenta de  estos insecticidas sintéticos se pensó que los insecticidas vegetales desaparecerían para siempre pero problemas como la contaminación del ambiente, los residuos en los alimentos y la resistencia por parte de los insectos han hecho que hoy en día vuelvan a ser tomados en cuenta. Sin lugar a dudas los fitoinsecticidas constituyen una muy interesante alternativa de control de insectos además de que sólo se han evaluado muy pocas plantas de las 250.000 que existen en el planeta por lo que  las perspectivas futuras son aun insospechadas. De hecho existen plantas como el neem (Azadirachta indica J. ; Meliaceae), que han mostrado tener excelentes resultados encontrándose ya en el mercado formulaciones comerciales.Pero no se debe caer en triunfalismos y pensar que van a reemplazar a los insecticidas sintéticos sino que estos constituyen una alternativa dentro de un programa de Manejo Integrado de Plagas  que debe ser complementada con todas las otras medidas de control que existen.

Breve reseña histórica

El uso de extractos y plantas pulverizadas como insecticida datan de la época del imperio romano. Por ejemplo, existen antecedentes de que en el año 400 a.c., en tiempos del rey Jerjes de Persia (hoy Irán), para el control de piojos se espolvoreaba la cabeza de los niños con un polvo obtenido de  flores secas de una planta conocida como piretro (Tanacetum cinerariaefolium;Compositae). El primer insecticida  natural, propiamente tal, apareció aproximadamente en el sigo XVII cuando se demostró que la nicotina, obtenida de hojas de tabaco, mataba a unos escarabajos que atacaban al ciruelo. Hacia 1850 se introdujo un nuevo insecticida vegetal conocido como rotenona que se obtuvo de las raices de una planta llamada vulgarmente timbó. Hasta ese momento esta planta sólo se utilizaba para pescar, pues los indígenas se habían dado cuenta que si lanzaban trozos de esta raíz al agua a los pocos minutos comenzaban a flotar peces que eran muy fáciles de atrapar. Con posterioridad se usaron plantas con propiedades irritantes como la sabadilla, que se utilizaba para descongestionar las fosas nasales, y el incienzo  que no mataban directamente a los insectos sino que se decía que los "espantaban". Otras plantas, pero de más reciente data, son quasia (Quaisa amara;Simaroubaceae)  y el ya mencionado neem o Margosa (A. indica) las cuales aparte de mostrar excelentes resultados como controladoras de insectos también han resultado ser fuente de compuestos para combatir enfermedades como el cáncer.

En países como México y varios otros de América Central aún es común encontrar prácticas de control de plagas con recomendaciones de plantas que datan del tiempo de los aztecas y mayas. Un ejemplo de esto  es la práctica de mezclar el maíz y frejol con ají (Capsicum frutescens; Solanaceae), ruda (Ruta graveolens;Rutaceae) o  ajo (Allium cepa;Alliaceae).

Actualmente ya se encuentran en el mercado una serie de insecticidas de origen vegetal como los formulados en base a neem, semillas de toronja y ajo, entre otros, además de copias sintéticas como los neonicotinoides donde destaca el Imidacloprid. Por último cabe destacar que este es un campo de la investigación con avances prácticamente a diario y por ejemplo hoy en día se encuentra en desarrollo un nuevo tipo de insecticidas que se obtuvieron de una planta conocida como Calceolaria andina (Scrophulariaceae),  originaria de la cordillera de Chile.

Naturaleza de los compuestos

Las plantas son laboratorios naturales en donde se biosintetizan una gran cantidad de substancias químicas y de hecho se les considera como la fuente de compuestos químicos más importante que existe. El metabolismo primario de las plantas sintetiza compuestos esenciales y de presencia universal en todas las especies vegetales. Por el contrario, los productos finales del metabolismo secundario no son ni esenciales ni de presencia universal en las plantas. Entre estos metabolitos son comunes aquellos con funciones defensivas contra insectos, tales como alcaloides, aminoácidos no proteicos, esteroides, fenoles, flavonoides, glicósidos, glucosinolatos, quinonas, taninos y terpenoides. Hay quienes sostienen que estos compuestos no tienen un papel definido, e incluso se les llega a catalogar como “basura metabólica”. Sin embargo otros autores indican que constituyen señales químicas importantes del ecosistema. Existe gran variación en cuanto a la concentración de compuestos secundarios que los individuos de una población expresan. Además, no hay un patrón de máxima producción, ni órganos especiales de almacenaje de  metabolitos secundarios, sin embargo lo común es que las mayores concentraciones de este tipo de compuestos se encuentren en flores y semillas.

¿Cómo actúan?

Por definición, un insecticida es aquella sustancia que ejerce su acción biocida debido a la naturaleza de su estructura química. Por ejemplo, si matamos un insecto para nuestra colección entomológica usando frascos con cianuro de potasio podemos decir que esta sustancia tiene efecto insecticida. Sin embargo no podemos decir lo mismo del agua cuando las gotas de lluvia matan pulgones, ya que su mortalidad no se atribuye a las características de la estructura química del agua.

La mayoría de las especies de plantas que se utilizan en la protección vegetal, exhiben un efecto insectistático  más que insecticida. Es decir, inhiben el desarrollo normal de los insectos. Esto lo pueden hacer de varias maneras que a continuación se describen brevemente:

Reguladores de crecimiento

Este efecto se puede manifestar de varias maneras. La primera son aquellas moléculas que inhiben la metamorfosis, es decir evitan que esta se produzca en el momento y tiempo preciso.  Otros compuestos hacen que el insecto tenga una metamorfosis precoz, desarrollándose en una época que no le es favorable. Por último, también se ha visto que determinadas moléculas  pueden alterar la función de las hormonas que regulan estos mecanismos de modo que se producen insectos con malformaciones, estériles o muertos. De hecho una de las anécdotas más comunes de la entomología señala que mientras se realizaba un experimento en forma paralela en Estados Unidos y Hungría, en este último país  los insectos pasaban por un estado inmaduro extra antes de convertirse en adulto. Se revisaron los métodos sin encontrar diferencia alguna hasta que se analizaron las toallas de papel que se usaban para darles agua y se descubrió que en ambos países se hacían de diferentes árboles siendo las europeas de Abies balsamea, una conífera muy común en ese país, la cual tenía una hormona vegetal que les inducía una muda supernumeraria. Un ejemplo más práctico lo constituye  la albahaca (Ocimum basilicum)de donde se extrajo el compuesto juvocineme II del cual posteriormente se derivaron las copias sintéticas piriproxifen y fenoxicarb.

Inhibidores de la alimentación

La inhibición de la alimentación es quizás el modo de acción más estudiado de los compuestos vegetales como insecticidas. En rigor un inhibidor de la alimentación es aquel compuesto, que luego de una pequeña prueba, el insecto se deja de alimentar y muere por inanición. Muchos de los compuestos que muestran esta actividad pertenecen al grupo de los terpenos y se han aislado principalmente de plantas medicinales originarias de Africa y la India.

Repelentes

El uso de plantas como repelentes es muy antiguo pero no se le ha brindado toda la atención necesaria para su desarrollo. Esta práctica se realiza básicamente con compuestos que tienen mal olor o efectos irritantes como son entre otros el ají y el ajo. Un claro ejemplo lo podemos observar en las prácticas realizadas por los indígenas de Guatemala y Costa Rica que suelen "pintar" o espolvorear con ají los recipientes en los que almacenan maíz y frejol para que no se "agorgoje" y además espantar a los roedores. Por último no resulta raro escuchar recetas caseras que hablan del uso de hinojo (Foniculum vulgare), ruda (Ruta graveolens) y eucalipto (Eucaliptus globolus) entre otras plantas aromáticas para repeler a las polillas de la ropa.

Confusores

Los compuestos químicos de una determinada planta constituyen una señal inequívoca para el insecto para poder encontrar su fuente de alimento. De hecho se dan casos como el de la mariposa monarca, que se alimenta de una planta altamente venenosa, para otros organismos, la cual identifica por la presencia de esta sustancia tóxica. Una forma de usar esta propiedad en el Manejo Integrado de Plagas ha sido poniendo trampas ya sea con aspersiones de infusiones de plantas que le son más atractivas al insecto o de la misma planta pero en otras zonas de modo que el insecto tenga muchas fuentes de estímulo y no sea capaz de reconocer la planta que nos interesa proteger. Otra opción es colocar trampas de recipientes que contengan extractos en agua de la planta de modo que los insectos "aterrizen" en las trampas y no en el cultivo.

Por lo tanto, tomando en cuenta lo antes mencionado debemos considerar  a todos aquellos compuestos que sabemos que su efecto es principalmente insectistático como preventivos más que como curativos.

Ventajas y Desventajas de los insecticidas vegetales

Ventajas

1.- Son conocidos por el agricultor ya que generalmente se encuentran en su mismo medio.

2.- Muchas veces poseen otros usos como medicinales o repelentes de insectos caseros.

3.- Su rápida degradación puede ser favorable pues disminuye el riesgo de residuos en los alimentos.

4.- Algunos pueden ser usados poco tiempo antes de la cosecha

5.- Varios actúan rápidamente inhibiendo la alimentación del insecto aunque a la larga no causen la muerte del insecto.

6.- Debido a su acción estomacal y rápida degradación pueden ser más selectivos con insectos plaga y menos agresivos con los enemigos naturales

7.- Muchos de estos compuestos no causan fitotoxicidad.

8.- Desarrollan resistencia más lentamente que los insecticidas sintéticos.

Desventajas

1.- No todos son insecticidas sino que muchos son insectistaticos lo que los hace tener una acción más lenta

2.- Se degradan rápidamente por los rayos ultravioleta por lo que su efecto residual es bajo.

3.- No todos los insecticidas vegetales son menos tóxicos que los sintéticos.

4.- No se encuentran disponibles durante toda la temporada.

5.- Los límites máximos de residuos no están establecidos

6.- No hay registros oficiales que regulen su uso.

7.- No todas las recomendaciones que manejan los agricultores han sido validadas con rigor científico.

¿Cuáles plantas utilizar?

Son muchas las publicaciones que hacen listados de plantas con propiedades insecticidas. Por ejemplo, ya en 1950, Heal et al.  reportan aproximadamente 2.500 plantas de 247 familias con alguna propiedad insecticida o tóxica para insectos. Pero para usarlas, no basta con que una planta sea considerada como prometedora o con  probadas propiedades insecticidas. Además se deben hacer análisis de riesgos al medio ambiente y a la salud. Por ejemplo, no es conveniente recomendar el uso de  plantas que estén en vías de extinción, que sean difíciles de encontrar o que su utilización implique alteraciones importantes a la densidad en que se encuentran en la naturaleza. Si el día de mañana se descubre que la madera del baoba mata insectos esto no quiere decir que los vamos a cortar. De esta forma y con la finalidad de obtener el máximo provecho de una planta con propiedades insecticidas, sin que ello implique un deterioro al ecosistema, se han enlistado las  características que debe tener la planta insecticida ideal (Silva, 2001): 

1.- Ser perenne.

2.- Estar ampliamente distribuida y en grandes cantidades en la naturaleza, o bien  que se pueda cultivar.

3.- Usar órganos de la planta renovables como hojas, flores o frutos.

4.- No ser destruida cada vez que se necesite recolectar material (evitar el uso de raíces y cortezas).

5.- Requerir poco espacio, manejo, agua y fertilización.

6.- Tener usos complementarios (como medicinales).

7.- No tener un alto valor económico.

8.- Ser efectiva a bajas dosis.

¿Si es natural no es venenoso?

Es un gran error considerar a los productos de origen vegetal y por ende a los insecticidas vegetales como productos inocuos solo por ser naturales. Existe una gran cantidad de productos vegetales que son altamente tóxicos; basta recordar que la historia documenta que Sócrates fue condenado a muerte bebiendo la cicuta (Cicuta spp), que no era otra cosa que un extracto acuoso altamente venenoso de esta planta. Schmutz y Breazeale (1986), en su libro “Plantas que envenenan” señalan alrededor de 120 especies de plantas que contienen alguna sustancia que es tóxica para el ser humano, mencionándose incluso especies tan comunes como el  almendro, frejol, ajo, frutilla y manzano, entre otras.  En consecuencia, no se debe olvidar que el potencial tóxico de una molécula se debe a la naturaleza de su estructura química y no a su origen. Como dijo Paracelso en 1564,: "la diferencia entre lo que mata y lo que cura es la dosis". 

Copias de laboratorio

Las plantas no solo se pueden usar directamente como insecticidas sino que también sus moléculas han servido como fuente para una serie de insecticidas sintéticos desarrollados en laboratorio. Uno de los problemas , desde el punto de vista del control de plagas, es que los insecticidas de origen vegetal luego de ser aplicados se descomponen rápidamente por acción de la luz y la temperatura por lo que su permanencia en la planta es muy baja (no más de 24 horas). Esto ha hecho que muchas empresas químicas  multinacionales modifiquen en sus laboratorios las moléculas encontradas en las plantas de modo de poder darles una mayor persistencia y toxicidad en el campo. Esto presenta la ventaja que no se tenga que  asperjar el cultivo o frutal prácticamente todos los días y no se arriesga la "depredación" de la planta con propiedades insecticidas. Un claro ejemplo de esto lo constituyen dos familias de insecticidas de uso masivo en el ámbito agrícola, urbano y médico. Como son los piretroides y los carbamatos que  son derivados sintéticos de moléculas aisladas de  plantas como piretro (T. cinerariaefolium) y haba de calabar (Physostigma venenosum), respectivamente.

Descripción de algunos compuestos

Rotenona 

La rotenona es un flavonoide que se extrae de las raíces de dos plantas que son Derris spp (Fabaceae) y Lonchocarpus spp (Fabaceae). De la primera se puede obtener un 13% de rotenona mientras que de la segunda un 5%. Derris spp es nativa de los trópicos orientales, mientras que Lonchocarpus spp es del hemisferio occidental. Este compuesto es un insecticida de contacto e ingestión, que actúa también como repelente. Su modo de acción implica una inhibición del transporte de electrones a nivel de mitocondrias bloqueando la fosforilación del ADP a ATP. Por esto se dice que actúa inhibiendo el metabolismo del insecto. Los síntomas que presentan los insectos intoxicados con rotenona son; disminución del consumo de oxigeno, depresión en la respiración y ataxia que provocan convulsiones y conducen finalmente a la parálisis y muerte del insecto por paro respiratorio.

 

Figura 1.- Estructura de la Rotenona

Sabadilla

Es un compuesto derivado de las semillas de una planta de origen sudamericano conocido como Schoenocaulon officinale (Liliaceae).Las semillas de esta planta han demostrado tener cantidades importantes de alcaloides que le confieren las propiedades tóxicas. Su modo de acción es a través de las membranas celulares de las neuronas causando una disminución de las funciones nerviosas, parálisis y muerte. El polvo de estas semillas es uno de los insecticidas vegetales de menor toxicidad para mamíferos pero no así si se aíslan sus alcaloides que pueden llegar a ser altamente tóxicos además de irritantes para la piel.

Nicotina

La nicotina es un alcaloide derivado de plantas de la familia Solanaceae, especialmente tabaco (Nicotiana tabacum). Sus propiedades insecticida fueron reconocidas en la primera mitad del siglo XVI. Este compuesto no se encuentra en la planta en forma libre sino que formando maleatos y citratos. La nicotina es básicamente un insecticida de contacto no persistente. Su modo de acción consiste en mimetizar la acetilcolina al combinarse con su receptor en la membrana postsináptica de la unión neuromuscular. El receptor acetilcolínico, es un sitio de acción de la membrana postsináptica que reacciona con la acetilcolina y altera la permeabilidad de la membrana; la actividad de la nicotina ocasiona la generación de nuevos impulsos que provocan contracciones espasmódicas, convulsiones y finalmente la muerte.Hoy en día se encuentran en el mercado un grupo de insecticidas conocidos como neonicotinoides que son copias sintéticas o derivadas de la estructura de la nicotina como son Imidacloprid, Thiacloprid, Nitempiram, Acetamiprid y Thiamethoxam entre otros. 

 

Figura 2.- Estructura de la Nicotina


Figura 3.- Comparación entre la molécula de nicotina y la de Imidacloprid

Riania

Este compuesto se obtiene de los tallos y raices de una planta originaria de América del Sur conocida como Riania speciosa (Flacourtiaceae).De esta planta se obtiene una serie de alcaloides, siendo el mas importante la rianodina. Este alcaloide actúa por contacto y vía estomacal afectando directamente a los músculos impidiendo su contracción y ocasionando parálisis.

 


Figura 4.- Estructura de la rianodina

Azadiractina

Este compuesto es un tetraterpenoide característico de la familia Meliaceae  pero especialmente del árbol Neem (A. indica), originario de la india.Este se encuentra en la corteza, hojas y frutos de este árbol pero la mayor concentración se ubica en la semilla. Este compuesto no ha podido ser sintetizado en laboratorio además de que cuando ha sido aislado y probado solo, los resultados han sido menores a cuando se aplican extractos.  En el extracto se han identificado alrededor de 18 compuestos entre los que destacan salanina, meliantrol y azadiractina que es el que se encuentra en mayor concentración. Muestra acción antialimentaria, reguladora del crecimiento, inhibidora de la oviposición y esterilizante. Hoy en día ya se pueden encontrar formulaciones comerciales de Neem con nombres como  Neem Gold, Neemazal, Econeem, Neemark, Neemcure y Azatin entre otros, en países como Estados Unidos, India, Alemania y varios países de América Latina.

 


Figura 5.- Estructura de la azadiractina

Piretrinas

Las piretrinas son esteres con propiedades insecticida obtenidas de las flores del piretro (T. cinerariaefolium). Los componentes de esta planta con actividad insecticida reconocida son seis ésteres, formados por la combinación de los ácidos crisantémico y pirétrico y los alcoholes piretrolona, cinerolona y jasmolona. Estos compuestos atacan tanto el sistema nervioso central como el periférico lo que ocasiona descargas repetidas, seguidas de convulsiones. Estudios han demostrado que estos compuestos taponan las entradas de los iones de sodio lo que trae como consecuencia que dichos canales sean afectados por fuerzas intermoleculares alterando la conductividad del ión en tránsito causada por la activación de estos canales. Sin lugar a dudas la característica más importante de estos compuestos es su alto efecto irritante o "Knock down" que hace que el insecto apenas entre en contacto con la superficie tratada deje de alimentarse.

Las piretrinas son el mejor ejemplo de la copia y modificación de moléculas en laboratorio pues como se dijo anteriormente dieron origen a la familia de los piretroides.

 


Figura 6.- Estructura de la piretrina I


Resistencia

La mayoría de los insecticidas vegetales son extractos que están constituídos por un grupo  de ingredientes activos de diversa naturaleza química. Del punto de vista de la resistencia la baja estabilidad de los insecticidas vegetales es un factor positivo pues será de muy baja probabilidad que dos extractos sean siempre iguales por lo que la presión de  selección sobre la plaga no será siempre la misma. Esto se debe a que aunque en el extracto se encuentren los mismos elementos no siempre estarán a las mismas concentraciones. En general, la resistencia por parte de los insectos tarda más tiempo en desarrollarse a una mezcla de ingredientes activos naturales que a cualesquiera de sus componentes por separado. Esto puede deberse a que es más difícil destoxificar a un complejo de sustancias que a una sola molécula. Por ejemplo en una evaluación de laboratorio el áfido Myzus persicae cuando se le aplicó azadiractina sola, en 35 generaciones fue capaz de desarrollar un nivel de resistencia nueve veces superior a la raza inicial. En cambio con el extracto de neem (que contenía la misma concentración de azadiractina) en el mismo período no mostró indicios de resistencia. 

Perspectivas futuras

El principal mercado de los insecticidas vegetales hoy en día es el de parques y jardines. Esto se debe a que por su baja persistencia en el medio, las personas están mucho menos expuestas a su toxicidad. Se espera que en 10 a 15 años, estos compuestos aumenten en un 25% su participación en el mercado de insecticidas y que no solamente se  limiten al área de jardinería sino que se expandan masivamente en ámbitos como el agrícola y el urbano. Sin embargo aunque los insecticidas vegetales constituyen opciones muy ventajosas desde el punto de vista ecológico, sería utópico llegar a pensar que van a reemplazar completamente a los insecticidas organosintéticos sino que lo lógico sería esperar una convivencia y uso complementario como actualmente sucede con el piretro y los piretroides sintéticos en un programa de Manejo Integrado de Plagas. En contraparte la agricultura orgánica es un mercado muy demandante de insecticidas vegetales debido a la imposibilidad de utilizar agroquímicos convencionales. Este mercado actualmente se encuentra en expansión y por lo general tiene tasas altas de retorno, por lo tanto constituye un “nicho” muy importante para atender. Desafortunadamente es común que algunas personas conceptualicen a la agricultura orgánica como un sistema de producción que difiere de la agricultura convencional solamente por la no utilización de agroquímicos sintéticos. Este error puede provocar que el agricultor al no ver los resultados esperados pierda la confianza y reafirme su preferencia por los insecticidas sintéticos.

Los insecticidas vegetales además presentan  la gran ventaja de ser compatibles con otras opciones de bajo riesgo aceptables en el control de insectos, tales como feromonas, aceites, jabones, hongos entomopatógenos, depredadores y parasitoides, entre otros, lo que aumenta enormemente sus posibilidades de integración a un programas de Manejo Integrado de Plagas. Por último se puede señalar que en el largo plazo sin lugar a dudas se estudiarán nuevas plantas, como lo constituye hoy  Calceolaria andina. Se perfeccionarán y descubrirán nuevas técnicas para el aislamiento e identificación de moléculas. Aumentarán y mejorarán los programas de extensión y educación sobre los insecticidas vegetales y se encontrarán nuevas fuentes de materia prima para su fabricación, como es hoy en día el descarte de la industria de cítricos en los Estados Unidos y seguramente se agilizarán los procesos de registro especialmente en los países en desarrollo. 

Referencias bibliográficas

Addor, R.W. 1995. Insecticides. In: Godfrey C.R.A. (Ed) Agrochemicals from natural products.  Marcel Dekker, Inc pp 1-62.

Arnason,J.T.,B.J. Philogene and P. Morand (EDS). 1989. Insecticides of plant origin. American Chemical Society, Washington, DC. USA. 213p.

Coats, J.R. 1994. Risks from natural versus synthetic insecticides. Annu. Rev. Entomol. 39:489-515.

Heal, R.,E. Rogers., R.T. Wallace y O. Starnes. 1950. A survey of plants for insecticidal activity. Lloydia 13(2):89-162.

 Rosenthal,G., and M. Berenbaum (Eds). 1991. Herbivores: Their Interactions with secondary plant metabolites.Academic press, INC.San Diego. USA.467p.

Schmutz,E y L.Breazeale.1986. Plants that poison. Northland press. Flagstaff. Arizona. USA. 241 p.

Silva,G., A. Lagunes,J.C. Rodríguez y D.Rodríguez. 2002. Insecticidas vegetales; Una vieja-nueva alternativa en el control de plagas. Revista Manejo Integrado de Plagas (CATIE) (en prensa).
 

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Última modificación: Miércoles, El 31 De Julio de 2002
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