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Las chinches de cama pican de nuevo gracias a la evolución
Septiembre 2010
La traducción al Español fue realizada por la Dra. Natalia Biani gracias a una beca de la Sociedad Europea de Biología Evolutiva

bedbug
Cimex lectularius, la chinche de cama
Las chinches de cama puede parecer un viejo problema pasado de moda, sin embargo ahora están de vuelta — y con venganza. Hace cincuenta años, estas plagas chupadoras de sangre estaban casi erradicadas en los Estados Unidos gracias, en parte, al uso de pesticidas como el DDT. Hoy, se arrastran entre las sabanas — y atormentan a los desgraciados soñadores — en todo el país. Nueva York, fue recientemente declarada la ciudad con mayor infestación de chinches de cama en Estados Unidos: el cine de Times Square, el edificio del Empire State, y las oficinas de una importante revista de moda — sin mencionar las casas de los 11.000 neoyorquinos que presentaron quejas oficiales por esta plaga el último año — han alojado a estos irritantes compañeros de cama. Y la Gran Manzana no está sola en su sueño perturbado. Este verano, el Centro para Control y Prevención de Enfermedades (CDC) y la Agencia de Protección Ambiental (EPA) emitieron una declaración conjunta sobre el resurgimiento de las chinches de cama en todo el país. Dondequiera que usted viva — ya sea en Los Ángeles o en Louisville — las chinches de cama podrían estar llegando pronto a un colchón cercano al suyo!

¿Dónde esta la evolución?
¿Qué hay que hacer si uno termina siendo el infeliz compañero de un nido de estas plagas? En el pasado, la respuesta era simplemente rociar la habitación con un pesticida. Desafortunadamente, esa respuesta es menos eficaz de lo que solía ser — no porque los pesticidas utilizados en la actualidad sean débiles — sino porque las chinches han evolucionado a ser resistentes a los productos químicos más comúnmente utilizados. Los piretroides, que son tóxicos y repelentes de insectos, son actualmente la mejor opción para controlar las infestaciones de chinches. Esta clase de productos químicos incluye a las piretrinas, que se extraen de plantas de crisantemo, y a los piretroides, que son las versiones sintéticas de las piretrinas. En principio, la evolución de las piretrinas en las plantas es probablemente el resultado de la selección natural que favoreció la evolución de plantas que mejor evitan ser comidas por insectos. Nosotros, los humanos, simplemente hemos adoptado las defensas químicas de las plantas para hacer frente a nuestros propios problemas con insectos. Los piretroides son especialmente útiles para nosotros porque por lo general tienen un mayor efecto sobre insectos que sobre mamíferos y, por lo tanto, son relativamente seguros para usarlo en los hogares.

Los piretroides actúan atacando el sistema nervioso. Los insectos (y los humanos) tienen poros minúsculos en las membranas de sus células nerviosas que pueden abrirse para permitir el paso de sodio hacia el interior de las células, lo cual desencadena un impulso nervioso. Los piretroides vulneran el sistema nervioso al unirse a los poros de sodio de las membranas y los bloquean en la posición abierta. Esto permite que los iones de sodio se viertan continuamente en las células, haciendo que el nervio tenga impulsos nerviosos repetidamente, lo cual conduce eventualmente a la parálisis. Los mamíferos y los insectos heredaron células nerviosas similares de nuestro ancestro común — lo que significa que el sistema nervioso humano es también vulnerable a los piretroides. Sin embargo, los piretroides son relativamente seguros para nosotros porque, en comparación con los insectos, nuestros cuerpos tienen formas más eficaces para disociar estos compuestos antes de que puedan hacer un daño mayor.

Entonces, ¿cómo los insectos resistentes pueden sobrevivir a la fumigación con piretroides? Los biólogos han descubierto exactamente qué mutaciones son responsables de varios casos de resistencia. Por ejemplo, cambiar sólo dos de los 2.000 aminoácidos que forman parte de los poros de sodio de las membranas es suficiente para hacer un insecto 250 veces más resistente a un piretroide de uso común. Estas mutaciones pueden cambiar la estructura del poro de modo que el insecticida ya no puede unirse efectivamente a él, y/o puede cambiar la forma en que el poro responde cuando el insecticida se une a él.

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NESCent Video proporcionado por el Centro Nacional de Síntesis Evolutiva (NESCent). Para obtener más información, visite el sitio web NESCent.

Tales mutaciones surgen al azar y son favorecidas cuando una población de organismos está en un ambiente en el que esas mutaciones resultan útiles — en este caso una cama rociada con piretroides. En esa situación, si algunos (o incluso sólo uno) de los insectos tienen las mutaciones que les confieren resistencia, esos insectos estarán en mejores condiciones para sobrevivir y reproducirse, y transmitirán así las mutaciones a su descendencia. Dado que este proceso continúa a través de varias generaciones, la población puede evolucionar de tal manera que cada individuo tenga las mutaciones de resistencia — un resultado que es ideal para los insectos, pero inmensamente frustrante para los ocupantes humanos de la cama!

La clave de este proceso de selección natural es tener la variación genética adecuada en la población de insectos. Si la población no tiene ninguna de las mutaciones de resistencia ventajosas, el tratamiento con piretroides acabará con la población de chinches de cama. Podría parecer entonces, que las poblaciones resistentes deberían ser poco frecuentes — después de todo, ¿cuántas poblaciones de chinches de cama podrían tener la suerte de tener las mutaciones necesarias para sobrevivir una fumigación con piretroides? Pues en realidad muchas! He aquí por qué. Las poblaciones de chinches se han dotado con el tipo adecuado de variación genética por su historia evolutiva — una historia que incluye una amplia exposición a un insecticida diferente, el DDT. Al igual que los piretroides, el DDT mata a los insectos actuando sobre los poros de sodio en sus células nerviosas — y casualmente muchas de las mutaciones que protegen a un insecto contra el DDT también lo protegen de los piretroides. Cuando el DDT fue introducido por primera vez, estas mutaciones eran probablemente muy poco frecuentes. Sin embargo, con el uso generalizado del DDT en las décadas del '50 y del '60, estas mutaciones se hicieron mucho más comunes entre las chinches de la cama a través del proceso de selección natural. A pesar de que el DDT es raramente utilizado en la actualidad debido a sus efectos ambientales, estas mutaciones han permanecido y están todavía presentes en las poblaciones de chinches contemporáneas. Debido a la acción de la selección natural en el pasado (la cual favoreció la resistencia al DDT), muchas de las poblaciones de chinches actuales están dotadas con el tipo adecuado de variación genética para desarrollar resistencia a los piretroides rápidamente.

Y no tienen otra opción que evolucionar rápidamente! En la última década, la resistencia a los piretroides en las chinches de cama se ha convertido en un importante problema en los EE.UU. y este incremento en la resistencia puede explicar por qué estas plagas se meten en cada vez más camas junto a nosotros. El siguiente mapa muestra como han prevalecido sólo dos de las mutaciones que confieren resistencia. El ritmo en el que ha evolucionado una resistencia generalizada sugiere que depender sólo de los productos químicos para controlar las infestaciones de chinches no es suficiente — peor aún, podría incluso favorecer la evolución de poblaciones más resistentes. En cambio, el CDC y la EPA recomiendan un enfoque más integrado que combine plaguicidas con otras técnicas en las que la resistencia es poco probable que evolucione: tratamiento térmico (temperaturas entre 45 y 49°C pueden matar a los insectos), pasar la aspiradora, eliminar el desorden, y sellar grietas y hendiduras. La rápida evolución de resistencia a insecticidas en esta plaga ha hecho más difícil — pero no imposible — sacarlas a patadas de la cama para siempre!

Distribution of resistance mutations in bed bug populations


Para leer más sobre este tema

Literatura científica:

  • Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Hollingsworth, C. S., Lee, S. H., and Clark, J. M. (2008). Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae) (Análisis bioquímicos y moleculares de la resistencia a la deltamethrina en la chinche común de cama (Hemiptera: Cimicidae)). Journal of Medical Entomology. 45: 1092-1101.
    read it

  • Zhu, F., Wigginton, J., Romero, A., Moore, A., Ferguson, K., Palli, R., … Palli, S. R. (2010). Widespread distribution of knockdown resistance mutations in the bed bug, Cimex lectularius (Hemiptera: Cimicidae), populations in the United States (Amplia distribución de mutaciones de resistencia contundentes en poblaciones de chinches de cama Cimex lectularius (Hemiptera: Cimicidae) en Estados Unidos). Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 73: 245-257.
    read it


Artículos en diarios y revistas:

Recursos para comprender la evolución (sitio web: Understanding Evolution):

Discusión y preguntas relacionadas

  1. Repase conceptos sobre selección natural. Explicar cómo una mutación causante de la resistencia a los piretroides se transmitiría en una población de chinches que está siendo tratada con el plaguicida. Asegúrese de incluir los conceptos de variación, selección, y herencia en su explicación.

  2. ¿Cuáles de los pasos descriptos en el punto anterior (variación, selección y/o herencia) se ven afectados por la exposición previa de las poblaciones de chinches al DDT? ¿Cómo es/son ese/esos paso/a pasos afectado/s?

  3. Si las chinches de cama nunca habrían sido expuestas al DDT en los años 1950 y 1960 ¿cómo esperarías que ese hecho afectase la evolución de la resistencia a los piretroides en las chinches de cama en la última década? ¿Afectaría el ritmo de esa evolución, el momento en que comenzaría esa evolución y/o el origen geográfico de este proceso evolutivo? Explique su razonamiento.

  4. Lea este artículo sobre la evolución de cepas de malaria resistentes a nuestros fármacos. Ese artículo describe cómo los profesionales médicos están utilizando "terapias combinadas" para frenar la evolución de resistencia en la malaria. Aplique el mismo razonamiento al caso de la reaparición de chinches de cama. Describa como podría enfocarse una terapia combinada para hacer frente al problema de las chinches. ¿Cuáles son los pros y los contras de este enfoque?

  5. Lea este breve artículo sobre chinches de cama en la revista Popular Science. El artículo concluye con la recomendación de que almacenemos insecticidas para hacer frente a la reaparición de chinches de cama. ¿Qué piensa usted sobre este consejo? Si este consejo se pondría en práctica, ¿cómo afectaría la evolución de la resistencia en chinches de cama? Explique su razonamiento.

  6. Lea este breve artículo sobre chinches de cama de Physorg. El artículo dice que "resistencia significa mutaciones que se adquieren con el tiempo por selección con piretroides." ¿Es esto una forma precisa de describir la evolución de resistencia? Explique tu razonamiento y asegúrese de mencionar si la selección causa o no que ciertas mutaciones sean adquiridas.


Lecciones relacionadas y recursos didácticos

  • Enseñe los conceptos de selección natural y mutaciones al azar: En esta actividad de aula para grados de 9 a 12 años, los estudiantes construyen, hacen evolucionar y modifican "pájaros" de papel y sorbetes para simular a la selección natural actuando sobre mutaciones al azar.

  • Enseñe sobre evolución a nivel molecular: En esta lección para grados de 9 a 12 años, los estudiantes investigan la variación en el gen de beta globulina mediante la identificación de cambios de bases que alteren o no su función y mediante el uso de varios recursos de Internet para considerar la importancia de estos cambios de bases asociado con la enfermedad de células falciformes en diferentes ambientes.

  • Enseñe sobre la evolución de resistencia: En esta actividad de aula para grados de 9 a 12 años, los estudiantes aprenden por qué la evolución esta en el corazón de una amenaza mundial de la salud mediante la investigación del creciente problema de resistencia a antibióticos en enfermedades tan amenazantes como la tuberculosis.


Referencias

  • Casida, J. E., Gammon, D. W., Glickman, A. H., and Lawrence, L. J. (1983). Mechanisms of selective action of pyrethroid insecticides. Annual Review of Pharmacological Toxicology. 23: 413-438.

  • Davies, T. G. E., Field, L. M., Usherwood, P. N. R., and Williamson, M. S. (2007). DDT, pyrethrins, pyrethroids and insect sodium channels. IUBMB Life. 59: 151-162.

  • Davies, T. G. E., O’Reilly, A. O., Field, L. M., Wallace, B. A., and Williamson, M. S. (2008). Knockdown resistance to DDT and pyrethroids: From target-site mutations to molecular modeling. Pest Management Science. 64: 1126-1130.

  • National Center for Environmental Health. (2010). Joint statement on bed bug control in the United States from the U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) and the U.S. Environmental Protection Agency (EPA). Centers for Disease Control and Prevention. Retrieved August 27, 2010 from CDC.

  • NBC New York (2010). NYC nation’s most bedbug-infested city: Study. Retrieved August 27, 2010 from NBC New York.

  • Pereira, R. M., Koehler, P. G., Pfiester, M., and Walker, W. (2009). Lethal effects of heat and use of localized heat treatment for control of bed bug infestations. Journal of Economic Entomology. 102: 1182-1188.

  • Sainz, A. (2010). Report: NYC, Philly, Detroit top bedbug list. Chicago Tribune. Retrieved August 27, 2010 from Chicago Tribune.

  • Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Hollingsworth, C. S., Lee, S. H., and Clark, J. M. (2008). Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae). Journal of Medical Entomology. 45: 1092-1101.

  • Zhu, F., Wigginton, J., Romero, A., Moore, A., Ferguson, K., Palli, R. . . . Palli, S. R. (2010). Widespread distribution of knockdown resistance mutations in the bed bug, Cimex lectularius (Hemiptera: Cimicidae), populations in the United States. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 73: 245-257.


Bedbug photo from CDC/Harvard University, Dr. Gary Alpert; Dr. Harold Harlan; Richard Pollack



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