Bacillus thuringiensis (Bt) és un bacteri entomopatògen reconegut per la seva eficàcia en la producció de proteïnes insecticides que són letals per a diversos ordres d'insectes com els lepidòpters, escarabats i mosquits. Aquest organisme ha esdevingut una eina vital en la lluita biològica, oferint una alternativa més ecològica i menys perjudicial en comparació dels insecticides químics convencionals.
El dany ambiental creixent associat a l'ús excessiu de pesticides sintètics ha portat a un interès renovat en el desenvolupament i l'aplicació d'insecticides biològics, on Bacillus thuringiensis s'erigeix com un dels més destacats. La seva alta especificitat d'acció i el seu baix impacte ambiental el converteixen en un bioinsecticida d'elecció, considerat el més reeixit en la implementació de programes de control de plagues al camp. A més, hi ha mètodes com insecticides ecològics que en complementen l'ús.
A més de ser un insecticida selectiu, Bt té la capacitat de generar una àmplia varietat de proteïnes insecticides que ataquen només un grup reduït d'organismes, cosa que minimitza la possibilitat d'afectar espècies no objectiu, incloent-hi insectes beneficiosos. La manera com aquests insecticides actuen depèn de la combinació d'espores i vidres de diferents aïllats del bacteri, que es comercialitzen en múltiples formulacions destinades a controlar larves de lepidòpters, escarabats i mosquits.
Proteïnes Insecticides de Bacillus Thuringiensis
El coneixement del mode d'acció de Bacillus thuringiensis és crucial per entendre com es pot desenvolupar resistència als insectes i per millorar els productes insecticides existents. Investigacions realitzades a institucions com la Universitat de València han revisat els mecanismes d'acció de les proteïnes insecticides més rellevants presents en aquests productes, així com l'ús de insecticides ecològics en horts.
Bacillus thuringiensis produeix durant la seva fase d'esporulació diverses formes cristal·lines que contenen proteïnes conegudes com a “Cry” i “Cyt”, mentre que en la seva fase vegetativa es generen proteïnes anomenades Vip. Aquestes proteïnes tenen un paper fonamental en el control de plagues i són notablement específiques en la seva acció, ja que afecten principalment les larves d'insectes específics.
Tot i que les toxines citolítiques Cyt han estat objecte de poc estudi, són utilitzades en el control de dípters. En contrast, les proteïnes insecticides Cry i Vip són les més estudiades degut a la seva alta especificitat i eficàcia en el control de plagues.
Mode d'acció de les proteïnes Bt
ingestió:
El primer pas al mecanisme d'acció de Bacillus thuringiensis és la ingestió de les partícules per part de les espècies susceptibles. A diferència daltres insecticides que poden actuar per contacte, Bt i les seves proteïnes requereixen ser ingerits per ser efectius.
Solubilització:
Quan les proteïnes Cry han estat ingerides, el següent pas és la seva solubilització. Aquest procés implica la ruptura de l'estructura cristal·lina i l'alliberament de protoxines. La solubilització és un factor clau en l'especificitat de les proteïnes Cry, atès que cal un ambient intestinal apropiat, com un pH específic, perquè passi aquest procés. Els avantatges d'aquest tipus de bioinsecticides es ressalten en l'ús de insecticides.
D'altra banda, les proteïnes Vip no necessiten aquest pas, ja que són secretades de manera soluble directament des del bacteri.
activació:
Les protoxines Cry solubilitzades i les protoxines Vip són processades per enzims proteases endògens en els fluids intestinals dels insectes, cosa que produeix una toxina activa. Principalment, aquest procés és dut a terme per tripsines i quimotripsines, que són els enzims més abundants en els intestins dels insectes.
Investigacions han demostrat que la variabilitat en la susceptibilitat de les espècies pot dependre de la capacitat dactivació daquestes toxines, un factor crucial per al desenvolupament de resistència en insectes.
Travessar la Membrana de l'Intestí:
Quan les toxines estan activades, han de travessar la membrana de l'intestí mitjàAquesta membrana és rica en quitina i actua com una barrera física que separa el contingut alimentari de les cèl·lules epitelials.
Interacció amb l'Intestí Mitjà
Després de superar la membrana peritròfica, les proteïnes Cry i Vip interactuen amb la membrana de les cèl·lules intestinals, que actuen com les cèl·lules diana de les toxines. La identificació de les molècules que s'uneixen específicament a aquestes toxines ha estat un desafiament clau en la investigació de Bacillus thuringiensis durant les darreres dècades. Hi ha també altres alternatives, com insecticides casolans per a plantes, que poden ser utilitzats en conjunt.
Les evidències experimentals suggereixen que almenys tres tipus de proteïnes de membrana poden funcionar com a receptors per a les proteïnes Cry en els insectes: aminopeptidases N (APN), cadherines i transportadors ABC, però, poc se sap sobre els potencials receptors específics per a les toxines Vip.
Mort de l'Insecte i Dispersió de Bacillus Thuringiensis
El model més àmpliament acceptat per explicar l'activitat tòxica de les proteïnes Bt es basa en la seva capacitat per formar porus a les membranes de les cèl·lules diana de l'intestí. La unió de les toxines als receptors específics resulta en la creació d'una estructura que perfora la membrana cel·lular, provocant una pèrdua d'integritat que comporta la ruptura cel·lular i una septicèmia. Això permet que els espores i altres bacteris patògens ingressin al sistema de l'insecte, contribuint a la seva eventual mort.
Quan l'insecte ha mort, Bacillus thuringiensis es beneficia d'aquest nínxol, on pot proliferar i esporular, assegurant així la seva dispersió al medi ambient. Aquest mode d'acció no ressalta només l'efectivitat del bioinsecticida, sinó que també subratlla la importància de Bacillus thuringiensis en el control biològic de plagues. Per a un ús més efectiu, és recomanable conèixer més sobre insecticides per a plantes.
