Nematodos entomopatógenos

Control biológico de plagas y producción industrial

Como la mayoría de parasitoides de insectos, los nematodos entomopatógenos también utilizan las larvas de insecto para multiplicarse dentro de ellas.  Sin embargo no ponen sus huevos en la larva sino que entran en el huésped a través de la boca, del ano, los espiráculos o incluso directamente a través de la piel. Todo el ciclo biológico del parásito, incluyendo la cópula, se produce dentro de la larva del insecto.

Como ocurre con los insectos, los nematodos presentan una amplia distribución ecológica. Han conquistado la gran mayoría de hábitats, desde los océanos más profundos hasta las montañas más altas. No hay ningún organismo más abundante que los nematodos y en su mayoría son inofensivos moradores del suelo, otros pueden causar daños importantes a plantas y otros son parásitos peligrosos tanto para animales como para el ser humano.

A pesar de la gran variedad de hábitats que ocupan, la estructura de estos organismos es muy uniforme dentro de las distintas especies. Es un modelo exitoso, simple y eficiente, comparable quizás con las bicicletas o el escarabajo de Volkswagen. El cuerpo del organismo es tan macizo que apenas necesita ningún mecanismo de reparación. El proceso de desarrollo, desde el huevo al nematodo bien formado, es predecible para cada estadio de división celular y es el mismo para cada organismo. Estas características han hecho que el nematodo Caenorhabditis elegans sea uno de los mayores objetos de estudio para genetistas y biólogos del desarrollo. De hecho, ha sido el primer organismo multicelular del que se ha podido descifrar el código genético completo.

Nematodos entomopatógenos: conquistando nuevos hábitats gracias a la simbiosis

Los nematodos entomopatógenos del genero Heterorhabditis y Steinernema han entablado, aparentemente de forma independiente, una relación simbiótica con bacterias. Estas bacterias pertenecen a la familia Enterobacteriaceae y están estrechamente relacionadas con Escherichia coli, una bacteria que vive en nuestro intestino. Además, son inofensivas para el ser humano y mueren a temperaturas superiores a los 35 °C. Gracias a esta simbiosis, los nematodos pueden matar rápidamente al huésped al que penetran. Algunos nematodos estrechamente relacionados, que no tienen bacterias simbióticas, pueden entrar en la larva del insecto pero tienen que esperar hasta que el insecto muera y hay otras especies que solo penetran insectos muertos. Gracias a esta simbiosis los géneros Heterorhabditis y Steinernema son capaces de conquistar un insecto huésped utilizándolo como nuevo hábitat y nueva fuente de recursos. Lo mismo ocurre con las bacterias simbióticas, que no pueden alcanzar la sangre de los insectos sin la ayuda de los nematodos.

Así es como funciona: El ciclo vital de los nematodos

Juvenil infectivo del nemátodo

Fig. 1: Juvenil infectivo del nemátodo

Las larvas “dauer” presentes en el suelo tienen un tamaño de aproximadamente 1mm de largo (Fig. 1) y tienen en su intestino bacteria simbióticas (Fig. 2).  Las larvas “dauer” de algunas especies de nematodos, como las del género Heterorhabditis, detectan a su huésped moviéndose aleatoriamente por el suelo, mientras que otras especies, como Steinernema carpocapsae, le tienden una emboscada al huésped en las capas superiores del suelo. Muchas especies de nematodos utilizan ambas estrategias.

Vesícula ovalada conteniendo la bacteria simbiótica en el juvenil infectivo

Fig. 2: Vesícula ovalada conteniendo la bacteria simbiótica en el juvenil infectivo

Una vez que la larva “dauer” ha encontrado su huésped, esta penetra dentro del hemocoel a través de la piel, la boca, el ano o el sistema respiratorio del insecto. Hay nematodos que tienen un diente que puede ser utilizado como sistema de penetración,  es el caso de los miembros del género Heterorhabditis.

Una vez dentro del hemocoel los nematodos excretan las bacterias, las cuales se propagan rápidamente matando al huésped en un plazo máximo de tres días.  Las bacterias y el tejido del insecto digeridos son la fuente de nutrientes para los nematodos, que proliferan enormemente. Después de dos o tres semanas hasta 300,000 nuevos nematodos pueden salir del cadáver del insecto infectado, mientras que solo dos o tres larvas dauer fueron necesarias para matarlo.

Un insecto que pesa 60,000 kg: producción  industrial de nematodos

Un gran número de  agentes de biocontrol altamente eficientes no puede ser utilizado a gran escala ya que la producción a nivel industrial no es posible, sin embargo los nematodos entomopatógenos crecen y proliferan muy bien en biorreactores convencionales. En el biorreactor se reproducen las condiciones del medio interno del insecto y así el número de nematodo aumenta enormemente sin necesidad de un huésped. Los nematodos y las bacterias simbióticas crecen en un medio estéril libre de competencia con otros organismos. La capacidad del mayor biorreactor que utilizamos para producir nematodos es de 60,000 litros.

Servicio de confianza: Control de calidad

Los nematodos son un agente de control biológico vivo, por este motivo la calidad de producto puede diferir considerablemente entre los distintos lotes fabricados y esto a su vez va a depender del proceso de producción. Por lo tanto, es fundamental que se realicen controles de calidad continuamente. Nosotros examinamos la capacidad de los nematodos producidos para matar insectos en cada lote que fabricamos y solo vendemos las tandas que tienen una gran virulencia. El método de control de calidad empleado es fácil y accesible para cualquiera que quiera hacerse una idea de la calidad de los diferentes lotes de nematodos producidos.