Toxicidad de insecticidas hacia el depredador generalista Chrysoperla externa (Neuroptera: Chrysopidae) incorporando citogenética y genotoxicidad como herramienta de diagnóstico

Abstract

El manejo integrado de plagas (MIP) se presenta como un enfoque integral que busca la compatibilidad de diversas técnicas de control para mantener el equilibrio en los ecosistemas agrícolas. Este método se fundamenta en el conocimiento de las interacciones biológicas, la información sobre los cultivos y el entorno circundante. Dentro del MIP, se destacan estrategias como el control mecánico, etológico, químico y biológico, siendo este último de especial relevancia. La familia Chrysopidae desempeña un papel importante en la agricultura al contribuir al control biológico de plagas, especialmente durante sus estadios larvales, al consumir plagas suctopicadoras como áfidos, cochinillas y moscas blancas. Especies como Chrysoperla externa (Hagen, 1861) (Neuroptera: Chrysopidae) y Chrysoperla argentina (González Olazo & Reguilón, 2002) (Neuroptera: Chrysipidae) se presentan como agentes efectivos en la reducción de poblaciones de plagas agrícolas, demostrando su utilidad en el MIP. Sin embargo, la introducción de plaguicidas sintéticos en la agricultura ha suscitado preocupaciones sobre sus efectos en organismos no blanco, como C. externa, generando impactos tanto directos como indirectos en su comportamiento. Dentro de los insecticidas utilizados para el control de plagas suctopicadoras, destacan los neonicotinoides, los cuales afectan el sistema nervioso central de los insectos. Su uso generalizado a lo largo de los años ha revelado consecuencias inesperadas en la biodiversidad, afectando la salud de especies beneficiosas como C. externa. Estos compuestos, además de afectar el sistema nervioso central, generan daños en lípidos, ADN y proteínas, comprometiendo la supervivencia y el comportamiento de estos organismos benéficos. Como respuesta a estos desafíos, se han introducido insecticidas más específicos, como los derivados del ácido tetrámico, con el objetivo de reducir el impacto ambiental. En este contexto, se evaluó el impacto de un neonicotinoide, el imidacloprid, y un insecticida de ácido tetrámico, el spirotetramat, sobre C. externa. Se analizaron no solo los aspectos relacionados con la mortalidad, sino también los daños en la reproducción. Se emplearon técnicas avanzadas, como el ensayo cometa alcalino, para analizar los posibles daños en el ADN, proporcionando una visión integral de los impactos ambientales de los insecticidas utilizados en la agricultura moderna. El presente trabajo tiene como objetivo estudiar la toxicidad inducida por formulaciones comerciales de los insecticidas imidacloprid y spirotetramat sobre el depredador generalista Chrysoperla externa incorporando, además de las evaluaciones de los aspectos bioecológicos, la citogenética como nueva herramienta de diagnóstico ecotoxicológico. Los especímenes de C. externa utilizados en este estudio fueron criados en el Laboratorio de Ecotoxicología, Plaguicidas y Control Biológico del Centro de Estudios de Parasitología y Vectores (CEPAVE), dependiente de Universidad Nacional de La Plata- CONICET - CICPBA, con sede en La Plata, Argentina. Los detalles de los materiales y métodos utilizados se encuentran en el capítulo 3. Todo este estudio se realizó gracias a una beca doctoral financiada por CONICET y financiado por los proyectos PUE N° 22920160100036CO otorgado al CEPAVE y CONICET PIP N° 0205 y N° 0893 otorgado a la Dra. Schneider. En el capítulo 4, sección uno, se presentan las caracterizaciones morfológicas de C.externa. Se llevó a cabo una caracterización morfo-colorimétrica de los huevos mediante observación directa y preparaciones microscópicas con deshidratación alcohólica. Se determinó que los huevos muestran diferencias morfológicas a lo largo de su desarrollo, lo que facilita su identificación a simple vista, cambios que están respaldados por el desarrollo embrionario. Además, se incluye un estudio histológico de los machos de C. externa, en el que los especímenes fueron embebidos en parafina y se realizaron cortes con micrótomo para observar su anatomía interna. Se detallaron las estructuras del sistema digestivo, reproductor y el ganglio cerebral. Se llevó a cabo un análisis de los cambios pupales que ocurren dentro del capullo de C. externa, identificando los principales cambios en la pupa mediante observación directa. Esta descripción fue acompañada por el análisis de cortes histológicos para la observación interna de dichos cambios. En la última parte de la sección uno, se realizaron estudios de citogenética en C.externa. Se analizó el cariotipo, el ciclo celular y los detalles del proceso de mitosis. Este procedimiento incluyó la preparación de huevos tratados con colchicina y la tinción con orceína. Se logró determinar los pares cromosómicos, llevar a cabo un análisis detallado del tamaño de cada par y asignarles una nomenclatura correspondiente. Además, se identificaron los bandeos naturales presentes y se caracterizaron los cromosomas sexuales. A continuación, en la sección 4.2 se evaluó el impacto de los insecticidas a nivel toxicológico. En la primera parte, se evaluó el efecto del imidacloprid sobre las pupas de C. externa. Para ello, se realizaron aplicaciones con el micro aplicador manual Burkart de las concentraciones recomendada sobre las pupas, y se llevó a cabo un seguimiento de los individuos hasta la etapa adulta. No se observaron diferencias significativas en cuanto a la mortalidad, respaldando la hipótesis de que el capullo actúa como una protección para las pupas en su interior. La fecundidad de los adultos emergidos de pupas tratadas fue significativamente menor que la de las pupas del grupo control. Si bien la cantidad de huevos fue menor, eclosionaron de forma normal. La aplicación de imidacloprid en este estadio afectó únicamente la fecundidad de los adultos. Se evaluó el impacto del imidacloprid sobre las larvas y prepupas de C. externa. Para ello, se realizaron aplicaciones con el micro aplicador manual Burkart de la concentración recomendada, y se realizó un seguimiento de los individuos hasta la etapa adulta. Las larvas mostraron movimientos descoordinados; dificultades para tejer el capullo de protección pupal, resultando en la muerte. Muy pocos individuos alcanzaron la etapa adulta. El estadio de prepupa facilitó el desarrollo de un mayor número de individuos hasta la etapa adulta, evidenciando el papel crucial del capullo como barrera contra los pesticidas. El imidacloprid provocó una disminución tanto en la fecundidad como en la fertilidad de las hembras, resultando en huevos carentes de viabilidad. Además, se analizó el efecto del imidacloprid y del spirotetramat cuando las larvas se alimentan de presas tratadas. Para ello, las larvas de C. externa fueron alimentadas con áfidos contaminados con estos insecticidas, y se realizó un seguimiento hasta la etapa adulta. La ingestión de larvas contaminadas con imidacloprid indujo una elevada tasa de mortalidad. En contraste, las larvas alimentadas con presas tratadas con spirotetramat lograron mudar y alcanzar la etapa adulta sin mayores cambios, aunque se observaron alteraciones en la fecundidad. Junto a ello, se evaluó el efecto del imidacloprid y del spirotetramat en el ciclo de vida de C. externa cuando los huevos fueron tratados con estos insecticidas. Se aplicaron huevos con ambos productos por separado y se realizó el seguimiento hasta la etapa adulta. Los huevos de C. externa tratados con imidacloprid exhibieron una elevada tasa de mortalidad tanto en el estadio de huevo como en el primer estadio larval. Los que lograron avanzar hasta el tercer estadio larval experimentaron una alta tasa de mortalidad al intentar alcanzar el estadio pupal, y muy pocos individuos llegaron a la etapa adulta. La aplicación de spirotetramat sobre los huevos no tuvo ningún efecto significativo en cuanto a la longevidad ni la mortalidad. Sin embargo, se registró una alteración en la fecundidad. Para finalizar, los adultos de C. externa fueron alimentados con imidacloprid y spirotetramat para analizar su efecto. Se proporcionaron los insecticidas en los bebederos a los adultos, y se realizó un seguimiento del efecto. Además, las cabezas de los organismos muertos fueron cortadas con micrótomo para la observación histológica. El imidacloprid en los individuos adultos produjo una alta tasa de mortalidad, junto con síntomas de neurotoxicidad. En las cabezas de estos individuos, se observaron diferencias significativas en la textura del ganglio cefálico, mostrando una elevada cantidad de vacuolas en la región continua del ganglio. Por otro lado, la ingesta de spirotetramat no tuvo efecto en la mortalidad de los individuos. En la última parte de la sección 4, se evaluó el daño genotóxico de los productos. En la primer parte, se determinó el impacto sobre el ADN del imidacloprid en huevos de C. externa. Para ello, se llevó a cabo el ensayo cometa alcalino, adaptado específicamente para esta especie, sobre huevos tratados con diferentes concentraciones. Además, se realizó un análisis gráfico de las imágenes de cometa obtenidas para determinar longitudes de cola, áreas de cometa e índices de daño. Se constató que el imidacloprid causó daño a nivel de ADN en los huevos de C. externa, observándose un aumento significativo en el daño con concentraciones más elevadas a medida que avanzaba el desarrollo del huevo. Para finalizar, en esta sección, se evaluó el impacto a nivel citogenético y sobre el ADN del imidacloprid y spirotetramat en huevos de C. externa. Se realizaron preparados de citogenética con tinción de orceína y se observaron las aberraciones cromosómicas presentes. Además, se realizó el ensayo cometa alcalino con huevos tratados en las concentraciones más altas para evaluar el daño. Se confirmó que ambos productos generan aberraciones cromosómicas en aproximadamente 4% de las células en división, siendo la principal aberración la presencia de cromosomas fuera de la placa en la metafase mitótica. Mediante el ensayo cometa, se determinó que ambos productos provocan daño a nivel del ADN. Se concluye que a través de los ensayos toxicológicos realizados, se ha podido determinar que el spirotetramat exhibe un perfil de menor toxicidad para C. externa en comparación con el imidacloprid. En términos de supervivencia y desarrollo, el spirotetramat se ha revelado como un insecticida con una toxicidad menor para C. externa, superando al imidacloprid en este aspecto. No obstante, se observaron efectos adversos a nivel reproductivo en presencia de spirotetramat, lo que apunta a la necesidad de considerar su impacto a corto plazo en las poblaciones naturales presentes en los agroecosistemas. La citogenética reveló ser una herramienta esencial para el análisis de los daños cromosómicos inducidos por los insecticidas en C. externa. Esta técnica de detección, además de ser sencilla y económica, prescinde de instalaciones o productos costosos, destacando su accesibilidad y utilidad en la evaluación de los efectos genotóxicos. La técnica de ensayo cometa alcalino fue una herramienta eficaz para identificar de manera rápida y precisa los daños a nivel de ADN causados por los insecticidas. Se puede concluir que, la aplicación de insecticidas en la agricultura incide de manera directa e indirecta en organismos no blanco, generando impactos significativos. La comprensión profunda de estos efectos es esencial para formular recomendaciones precisas en el marco del MIP. El objetivo no solo es asegurar la producción de alimentos más seguros, sino también reducir al máximo los daños ambientales asociados con el uso de estos productos en el agroecosistema. De forma complementaria, en el anexo se puede encontrar un análisis de la especie C.argentina. Se evaluó su anatomía interna y su cariotipo con el fin de aportar información sobre esta especie.