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Metabolitos secundarios nicotina aceites esenciales

El papel de los metabolitos secundarios en la agricultura

  • 27 junio 2019
  • Por Cecilia Guizar González

Cada día que habito el planeta tierra, me siento más fascinada del ajuste perfecto que existe entre los humanos y las plantas, todo es una perfección absoluta que parece haber sido planeada incluso antes del origen de la vida.

Una característica de las plantas es su capacidad para sintetizar y almacenar una gran diversidad de moléculas químicas conocidas como metabolitos secundarios o productos naturales. El número de estructuras descritas, excede los 100 000, sin embargo, el número real en la naturaleza es mucho más alto, porque solo el 20-30% de las plantas han sido estudiadas (Bhalla et al., 2005). Los metabolitos secundarios no tienen una función aparente en el metabolismo primario pero sí tienen una implicación ecológica como defensa contra herbívoros, virus, hongos, baterías y como sustancias alelópaticas (moléculas que influyen en el crecimiento, supervivencia o reproducción de otros organismos) (Bourgaud et al., 2001), siendo una “afortunada casualidad” que estás moléculas tengan un efecto directo sobre los agentes causales de muchas enfermedades humanas. Aproximadamente el 60% de compuestos anticancerígenos y el 75% de medicamentos contra enfermedades infecciosas son productos naturales o derivados de los mismos (Cragg y Newman, 2005). De igual manera resulta interesante que las moléculas generadas por algunas especies puedan ser utilizadas para contrarrestar las plagas que atacan a otras especies.  
 

 

En agricultura, las bacterias y hongos fitopatógenos, así como los insectos, son causantes de numerosas pérdidas económicas en diversos cultivos. La aplicación rutinaria y excesiva de antibióticos, insecticidas y fungicidas utilizados tradicionalmente para su control ha repercutido en diversas maneras al ecosistema y desde hace algunas décadas ha propiciado la formación de cepas resistentes que no solo dificultan el tratamiento, sino que conjuntamente incrementan los costos de producción (Ibarra, 2019).  En este sentido, los metabolitos secundarios de plantas han sido estudiados como una alternativa ecológica y factible para su control. En el caso de los insectos, la nicotina producida por Nicotiana tabacum L., es un metabolito que ejerce su efecto insecticida al interactuar con receptores de acetilcolina provocando síntomas de envenenamiento similares a los observados en insecticidas organofosforados; las piretrinas producidas por la especie Tanacetum cineraiaefolium, han sido utilizadas para controlar más de 40 insectos, bloqueando los canales de sodio presentes en los axones neuronales de los insectos, lo cual provoca convulsiones e hiperactividad (Bekele, 2018; Duke, et al., 2010) ; las acetogeninas de Annona muricata L. poseen actividad bioplaguicida, su modo de acción es bloquear la producción de energía de las mitocondrias en las células de los insectos (Pérez, 2012; Isman, 2006); la azadiractina, obtenida de las semillas de Azadirachtina indica, interfiere con la reproducción de los insectos, alterando el desarrollo sexual y los procesos de gametogénesis tanto en la larva como en la etapa adulta, afecta los órganos productores de hormonas y el sistema neurosecretor cerebral, así mismo, ha resultado ser un potente antialimentario (Bekele, 2018; Duke, et al., 2010; Pérez, 2012); los aceites esenciales obtenidos de diversas especies (Rosmarinus officinalis, Eucalyptus globulus, Syzygium aromaticum, Thymus vulgaris, Melissa officinalis) como Eugenol, terpineol y alcohol cinnamico, son neuro-insecticidas, bloquean sitios de unión a los receptores de octopamina en las especies Camponotus pennsylvanicus y Blattella germanica.  Por su parte, citral, eugenol, farnesol y geraniol también han mostrado actividad insecticida contra la Musca domestica (Bekele, 2018; Samarasekera and Kosmulalage, 2006; Enan, 2001) (Fig.1).

 

Fig. 1 Estructuras químicas utilizadas como insecticidas derivadas de plantas.  

 

En el CIATEJ, nos encontramos explorando los extractos de diversas especies de plantas nativas de México que puedan mostrar actividad contra organismos fitopatógenos como Xanthomonas vesicatoria, Dickeya dadantii, Erwinia amylovora, Pseudomona syringae, Colletotrichum gloeosporioides, Puccinia graminis, entre otros y hemos obtenido resultados prometedores.
 

Aunque muchas moléculas han sido elucidadas, aún es necesario seguir explorando la inmensa flora con la que cuenta nuestro país, para llegar algún día a la sustitución de los plaguicidas sintéticos por sustancias naturales fácilmente degradables, pues esto solucionaría muchos de los problemas que los insecticidas, fungicidas y antibióticos originan hoy día, como el daño al medio ambiente, la resistencia originada por los organismos fitopatógenos y/o el daño ocasionado a los humanos debido a la ingesta de  residuos tóxicos que permanecen en los alimentos.  
 

Finalmente, me gustaría comentar que los metabolitos secundarios producidos por las plantas no solo nos sirven como fármacos, insecticidas, fungicidas y bactericidas naturales, sino que también le dan color y sabor a la vida, quien no ha mordido un betabel y jugado con el color rojo que dejan las betalaínas,  probado una salsa con  capsaicina a la enésima potencia, o disfrutado un sorbo cargado de moléculas de cafeína en el café la mañana, la vida para mí se resume en una palabra:  ¡metabolitos secundarios, mi  más afortunada casualidad !  
 

 

Bibliografía:

Bhalla R., Narasimhan K., Swarup S. (2005) Metabolomics and its role in understanding celular responses in plants. Plant Cell Reports. 24:562-571.

Bekele Damtew. (2018) Review on insecticidal and repellent activity of plant products for malaria mosquito control. Biomedical Research and Reviews. 2: 1-7

Bourgaud F., Gravot A., Milesi S., Gontier E. (2001) Production of plant secondary metabolites: a historical perspective. Plant Science. 161:839-851.

Cragg GM., Newman DJ. (2005) Biodiversity: A continuing source of novel drug leads. Pure and Applied Chemistry. 77:7-24.

Duke Stephen., Cantrell Charles L., Meepagala Kumudini M., Wedge David E., Tabanca Nurhayat and Kevin K. Schrader (2010) Natural Toxins for use in pest management. Toxins. 2:1943-1962.

Enan, E. (2001) Insecticidal Activity of Essential Oils: Octopaminergic Sites of Action. Comparative Biochemistry and Physiology. 130: 325-337.

Ibarra Rivera Gabriel. (2019) Control biológico de la mancha bacteriana (Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria) en cultivo de chile mediante bacteriófagos formulados. Tesis de maestría. Centro de investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Zapopan, Jalisco. 133 p.

Isman Murray B. (2006) Botanical Insecticides, deterrents, and repellents in modern agriculture and an increasingly regulated world. Annual Review Entomology. 51:45–66.

Pérez López Edel. (2012) Plaguicidas botánicos: una alternativa a tener en cuenta. Fitosanidad. 16: 51-59. 

Samarasekera R. and Kosmulalage Kalhari S. (2006) Insecticidal activity of essential oils of ceylon Cinnamomum and Cymbopogon species againgst Musca domestica. Journal of Essential Oil Research. 18:352-354.

 

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