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Cuando las avispas fueron expuestas a bajas dosis de un pesticida común, la composición de sus microbiomas cambió y los insectos se volvieron más resistentes a la sustancia química.
Es fácil olvidarse de la comunidad de bacterias y otras formas de vida microscópicas que viven en las tripas de cada animal. Pero sin estos pequeños organismos, nosotros, las formas de vida más grandes, no sobreviviríamos. Hacen todo, desde ayudarnos a digerir los alimentos hasta regular nuestro estado de ánimo. Ahora, los científicos han identificado otra bendición bacteriana en los insectos. Cuando las avispas fueron expuestas a bajas dosis de un pesticida común, la composición de sus microbiomas intestinales cruciales cambió a medida que ciertas bacterias se volvieron más abundantes. Después de varias generaciones, estos cambios hicieron que los insectos fueran más resistentes al químico.
Los investigadores esperan comprender mejor cómo las bacterias intestinales protegen a sus insectos hospedadores. Esto podría conducir al desarrollo de probióticos para las abejas silvestres, otros animales e incluso personas que corren un alto riesgo de entrar en contacto con pesticidas peligrosos.
Los investigadores se centraron en un pesticida específico, un químico llamado atrazina, que es el segundo pesticida más vendido a nivel mundial. A menudo se usa en el Medio Oeste para limpiar las plantas de las áreas donde crecerá el maíz y es menos tóxico para los animales y las personas que otros productos químicos.
"Parte de por qué se considera seguro es que las bacterias en el suelo y el agua pueden comerlo y convertirlo en compuestos cada vez más pequeños y menos dañinos", dice Robert Brucker, científico de microbiomas de la Universidad de Harvard, quien publicado los hallazgos el 4 de febrero en la revista Host celular y microbio. "Quería saber si las bacterias intestinales podrían hacer lo mismo".
Él y sus colegas investigaron cómo la atrazina alteró los microbiomas intestinales de una especie de avispa parasitoide llamada Nasonia vitripennis
. Alimentaron a las avispas con agua azucarada mezclada con una dosis de atrazina similar a la concentración que los polinizadores salvajes encontrarían en los campos rociados con atrazina. Después de esta dosis única de pesticida, las bacterias en las tripas de los insectos se volvieron más diversas y abundantes. Dos cepas muy raras de bacterias que poseen la capacidad de descomponer la atrazina también se volvieron más abundantes. Las avispas madres se aseguraron de que su descendencia tuviera este microbioma alterado poniendo huevos cubiertos de bacterias. Después de seis generaciones, sus descendientes aún poseían la comunidad bacteriana alterada, a pesar de nunca haber estado expuestos a la atrazina.
Luego, el equipo alimentó a las avispas con una dosis ligeramente menor de atrazina y siguió a los insectos y su progenie durante 36 generaciones, dando a cada generación fresca un solo golpe de atrazina. Con el tiempo, las avispas se volvieron "casi completamente resistentes" al veneno, dice Brucker. En la generación final, la cantidad de atrazina necesaria para matar las avispas era 10 veces más potente que la dosis letal para las avispas regulares. Los insectos también se volvieron menos vulnerables a otro pesticida, el glifosato, un ingrediente clave en Roundup, que nunca antes habían encontrado.
No es inusual que los insectos desarrollen resistencia a un pesticida después de haber estado expuestos regularmente a él durante varias temporadas. Sin embargo, los investigadores se sorprendieron al descubrir lo importante que era el papel de las bacterias intestinales en este mecanismo de supervivencia. Cuando privaron a las avispas de este microbioma alterado al eliminar las bacterias de los huevos recién puestos y criaron a los insectos en un ambiente estéril, esta resistencia desapareció por completo. Las avispas sin gérmenes cuyas madres habían estado expuestas a la atrazina eran tan vulnerables al pesticida como las avispas cuyas madres nunca habían encontrado el químico. Sin embargo, cuando los investigadores alimentaron a estas avispas privadas de bacterias intestinales de insectos que habían estado expuestos a la atrazina, los insectos se volvieron resistentes a la sustancia química. Esto indica que no fue ninguna adaptación fisiológica que tuvieron las avispas mismas lo que les permitió resistir la atrazina, sino que fueron sus bacterias intestinales las que proporcionaron la protección.
Las avispas que Brucker y su equipo examinaron no polinizan los cultivos. Sin embargo, sospechaba que las abejas silvestres también podrían albergar bacterias que atraen la atrazina, ya que han estado expuestas a la sustancia química desde la década de 1950. Cuando tomó muestras de bacterias de abejas en la granja de su familia en Ohio, así como en varias granjas orgánicas, identificó genes en las propias bacterias vinculados a la capacidad de degradar la atrazina en la mayoría de los insectos.
“Independientemente del lugar donde tomé la muestra, encontraría abejas con genes (bacterianos) que podrían metabolizar la atrazina; si son las mismas bacterias exactas o si son bacterias diferentes que hacen lo mismo, no estoy seguro ", dice. "Fue una buena confirmación de que lo que hicimos en el laboratorio no está muy alejado de lo que podría estar sucediendo en la naturaleza".
Los humanos también pueden albergar bacterias que descomponen la atrazina; Cuando Brucker y sus colegas verificaron informes anteriores sobre el microbioma intestinal humano, identificaron genes que estaban relacionados con la degradación de la atrazina.
A continuación, quieren aprender más sobre qué tipos de bacterias transmiten resistencia a los pesticidas y si los cambios en el microbioma observados tienen algún inconveniente para el huésped. Luego planean concentrar la bacteria en una forma más potente para usar como probióticos.
"La capacidad de una comunidad microbiana para permitir que su huésped se adapte en tiempos de generación muy cortos es un aspecto notable de la supervivencia y la evolución que necesitamos para continuar probando y verificando experimentalmente", dice Brucker.
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