NEMATODOS Y GLIFOSATO: la llave de la biodiversidad y del desarrollo embrionario del sistema nervioso
Ciclo general de un nematodo fitoparásito. Con la aplicación de glifosato, los suelos pueden ver incrementados, tanto en abundancia relativa, como absoluta, su número, en detrimento de los bacteriófagos o entomopatógenos.
Existen unos pequeños organismos a los que, cuando se habla de biodiversidad, rara vez se les presta atención pero que, sin embargo, son esenciales para el reciclado de la materia orgánica en los suelos. Estamos hablando de los nematodos: pequeños organismos vermiformes, la mayoría de ellos diminutos, sencillos, y que en no pocas ocasiones han adaptado sus ciclos vitales al parasitismo (algunos necesitan de un hospedador solo para algunas fases de su vida, otros han llegado a convertirse en parásitos a lo largo de todo su ciclo vital). Precisamente esta característica es la que permite que, algunas especies (las parásitas) sean un poco más conocidas. Todo el mundo ha oído hablar de las lombrices que suelen tener los niños por jugar en parques con tierra contaminada con los huevos del nematodo Ascaris lumbricoides (y otras especies). Muchos ganaderos tienen que estar pendientes de de que su ganado no vea disminuida su producción por la presencia en los animales de nemátodos parásitos. Pero ¿Qué hay de las 25000 especies de nematodos identificadas? De esas 25000, solamente 60 infectan a humanos y solamente sumarían unos pocos centenares si añadimos aquellas que parasitan a vertebrados (todos conocemos al famoso género Anisakis) pero, del resto de especies (sobre todo especies de vida libre) el común de los mortales, poco sabe.
En el suelo es donde encontramos la mayor diversidad de nematodos. De hecho, al igual que ocurre con los anélidos, éstos se clasifican ecológicamente según su comportamiento en el suelo (en este caso, en concreto se clasifican por su dieta). Según cómo se conteste a esta pregunta, obtenemos 5 grupos ecológicos de nematodos edáficos (1): I) Depredadores y parásitos vegetales, II) Fungívoros o depredadores de hongos, III) Bacteriófagos o depredadores de bacterias, IV) Comedores de sustrato, V) Depredadores (de otros nematodos u otros animales). Además, hay otros dos grupos ecológicos, que son los entomopatógenos, muy importantes en agrosistemas y en el mantenimiento del equilibrio ecológico (son nematodos que, parte de su ciclo vital, lo desarrollan dentro del cuerpo de insectos), y los depredadores de algas, de mayor importancia en suelos húmedos y soleados.
¿Qué ocurre con la biodiversidad de estos grupos funcionales de nemátodos cuando un suelo es sometido a tratamientos de herbicidas? ¿Hay algún grupo que se ve más afectado que otro o organismos particularmente resistentes a los plaguicidas? Cuando se prende un poco sobre la biología de los nematodos, la característica más llamativa es que, durante todas las fases de su ciclo vital (huevo y diversas ninfas que van mudando hasta llegar al adulto), poseen una partícula muy refractaria a cualquier sustancia exterior. Es decir, por regla general, son organismos que van a resistir bien los ambientes extremos y las sustancias agresivas. Además, es lógico responder a estas preguntas que, dado que los herbicidas son, por lo general, sustancias bastante específicas diseñadas y producidas para afectar elementos del ciclo vital y de la bioquímica propios de los vegetales, estos no afectarán a la fauna presente en el sueño.
En el mundo, el herbicida más utilizado (con diferencia) es el glifosato. En Estados Unidos es usado en más del 90% de los cultivos y, en Europa, las cifras oscilan entre el 40-60%, además de ser usado para otros menesteres no agrícolas, como la jardinería y el mantenimiento de parques y jardines de las ciudades. Así que, ¿qué ocurre con los nematodos que habitan los suelos de cultivo cuando este herbicida es empleado?
Lo primero que hay que remarcar es que hay pocos estudios exahustivos al respecto. La mayor parte de la información disponible se refiere a estudios más extensos sobre una panoplia de pesticidas donde el glifosato es solo uno más de las sustancias testadas. Por ejemplo, T. Can Ulu y sus colegas de la Universidad de Uludag en Bursa (Turquía) han encontrado que hay sensibilidad diferencial en dos géneros de nematodos entomopatógenos: Heterohabditis es mucho más tolerante al glifosato que Steinernema (2). Ambos géneros han sido tradicionalmente usados en el control de plagas de insectos que afectan a los cultivos. Habría que demostrar el nexo causal con otros trabajos, pero no sería descabellado pensar que, en áreas de abundancia natural del género Steinernema donde se elimine las plantas no deseadas con el uso de glifosato, se esté aumentando las probabilidades de producir una futura plaga de insectos porque hemos eliminado uno de sus enemigos naturales capaces de controlarlo. Además, la “virulencia” de estos nemátodos entomopatógenos no depende sí mismos, si no de las bacterias endosimbiontes que poseen y que son las que provocan la muerte del insecto. La muerte del insecto por esta bacterias emite una “señal” que induce a otros nematodos presentes en el suelo a acudir ante el cadáver para completar también su ciclo en él, reproducirse (recoger bacterias endosimbiontes) y dispersarse. Y, como si se ha demostrado, las bacterias son sensibles al glifosato (3). Además, en este trabajo, también se demuestra que los nemátodos fitoparásitos son menos sensibles al glifosato que los entomopatógenos. Todas estas informaciones combinadas, nos llevan a plantear la siguiente hipótesis: el glifosato puede perturbar el equilibrio existente entre diversas familias de nematodos existentes en el suelo ¿Es eso cierto?
A primera vista, y tras un trabajo reciente, no se ha podido observar un efecto global sobre los grupos ecológicos de namátodos. Es decir, parece que la biodiversidad no se ve afectada por el propio glifosato (4). Paul G. Dennis y sus colegas de la Universidad de Queensland y del centro para la agricultura en los trópicos (ambos centros en Australia) realizaron una batería de pruebas toxicológicas en suelos para comprobar los efectos de varios plaguicidas, entre los que se encontraba el glifosato, sobre las bacterias y los nematodos de dichos suelos. Encontraron que el glifosato no tenía efecto, ni sobre la biodiversidad bacteriana, ni sobre la de nematodos. Para hacer este estudio usaron muestras de 100g de tierra y replicaron cada una de las muestras cuatro veces. En realidad, lo que los propios datos que muestran en cuanto a la diversidad de bacterias y arqueas (Fig. 1), es que tanto en el control, como en los tratamientos con herbicidas, la diversidad disminuye hasta la práctica predominancia de una sola especie a lo largo del experimento (lo que realmente está disminuyendo es el Índice de Simpson, usado por los autores como media la diversidad biológica de las muestras. Lo que mide éste índice es la probabilidad de seleccionar dos individuos, dentro de una muestra, pertenecientes a la misma categoría. Si el índice es 1, la probabilidad es del cien por cien y, por tanto, solo hay una especie). Y, como sabemos, esto no es lo que ocurre en cualquier suelo transcurridos dos meses (tiempo que dura el experimento). No existe suelo en el mundo que, sin haber sufrido una agresión o cambio sustancial de cualquier tipo, simplifique su diversidad microbiana hasta ese nivel ¿Es, por tanto, imaginable que, en dos meses, todos los suelos del mundo estén dominados por una sola especie? Lo que ha ocurrido aquí es que los autores no han sabido reproducir adecuadamente las condiciones naturales. De hecho, podemos ver que todos los índices de Simpson iniciales están entre, 0.96 y 0.98. Es decir, esas porciones de suelo de 100g estaban prácticamente colonizadas por un solo tipo de bacteria. Esto no ocurre en un suelo normal. Esto podían haberlo esquivado, estadísticamente, aumentando las réplicas. En cuanto a la diversidad de nematodos (Fig. 2), si que se observan diferencias en las 14 familias de nematodos detectadas en las muestras de suelo (ver cambios de color: indican abundancia), pese a que los autores dicen:
“En relación con los controles, ninguno de los herbicidas condujo a un cambio significativo en el número total de nematodos, ni a la diversidad (índice de diversidad de Simpson) y la composición de las comunidades de nematodos” (4).
Como vemos en la Fig 2., hay al menos 4 familias que cambian evidentemente su abundancia relativa. Además, la crítica realizada para la observación evolutiva de la diversidad para las bacterias es la misma aquí: Si los controles y los tratamientos evolucionan en diversidad hacia la monopolización de ciertas especies o grupos tróficos, algo no se ha conseguido replicar bien.
Figura 1. Se muestra el número de unidades formadoras de colonia encontradas (una estimación de la densidad poblacional) y el índice de Simpson obtenido para cada herbicida y tiempo de estudio (4).
Un mejor trabajo (que incluye, por ejemplo, muchas más familias de nematodos estudiadas y un largo periodo de estudio), con conclusiones similares por lo que respecta a los nematodos, lo encontramos en Konanani B. Liphadz y sus colaboradores del departamento de agronomía de la Universidad estatal de Kansas (EE.UU). Durante dos años midieron mensualmente la diversidad y diversidad de nematodos, así como el uso de materia orgánica en los suelos de estudio. Encontraron pequeñas diferencias entre suelos labrados y los no labrados en cuento a densidad de nematodos (mayor para los suelos cultivados) y la diversidad (mayor para los suelos no cultivados), pero no entre cultivos tradicionales y cultivos resistentes a glifosato (5). En base a estos dos trabajos podemos concluir que, pese a que puedan observarse efectos concretos sobre alguna familia o grupo ecológico (como en los entomopatógenos), no parece haber un patrón general de afectación de la biodiversidad.
Figura 2. Se muestra los resultados de tratar muestras de suelo con glifosato sobre la biodiversidad de nematodos del mismo.
Sin embargo, un trabajo reciente de Akhona Mbatyoti, de la Unidad para el manejo de las ciencias ambientales, del a Universidad de Potchefstroom (Sudáfrica), y varios colaboradores de otros centros de investigación en agricultura del país, encontraron una disminución de la biodiversidad de los nematodos no parásitos según el modelo de cultivo: encontraron 28 géneros de nematodos en suelos sin cultivar, 23 en suelos con un modelo convencional de agricultura y 21 en suelos agrícolas donde se habían sembrado cultivos resistentes a glifosato (12).
Por otro lado, son numerosos los trabajos sobre el nematodo modelo de estudio por excelencia, Caenorhabditis elegans, que muestran efectos dramáticos sobre la fisiología y el desarrollo embrionario de este representante del grupo. Por ejemplo, Denise C. Bailey y sus colegas del King College de Bristol (Inglaterra) han estudiado los efectos sobre las mitocondrias de C. elegans. En este caso, no se usó glifosato molecular, si no una preparación comercial del mismo llamada TouchDown y se realizaron tratamientos a las concentraciones a las que se vería expuesto C. elegans si estuviera en el suelo de un campo tratado con este compuesto. Para los autores:
“los resultados (...) indicaron reducciones en el gradiente de protones y los niveles de ATP. [...]. Los datos del peróxido de hidrógeno, pero no los radicales superóxido o hidroxilo, mostraron aumentos estadísticamente significativos en esta especie reactiva del oxígeno concreta (H2O2). En conjunto, estos datos indican que la exposición de Caenorhabditis elegans a TouchDown conduce a la inhibición mitocondrial y la producción de peróxido de hidrógeno” (6).
En estudios anteriores, el mismo departamento del King College de Bristol con Rekek Negga a la cabeza, utilizó las mismas concentraciones de uso de glifosato, bajo el nombre comercial de TouchDown, para indagar sobre los efectos neurotóxicos del mismo sobre la misma especie modelo (7). ¿Por qué Rekek Negga y sus colegas decidieron investigar los efectos neurotóxicos de los preparados comerciales de glifosato? Por que hay, al menos, tres estudios epidemiológicos que relacionan el la exposición crónica a bajas dosis de glifosato, con el aumento del riesgo de padecer la enfermedad de Parkinson (8-10). Indagar sobre los mecanismos de acción en C. elegans, intuyen los autores, podría aportar luz sobre este hecho epidemiológico. Los autores buscaban, además, ver los efectos de los tratamientos agrícolas usados normalmente en cultivos resistentes a glifosato: uso de una preparación comercial de glifosato más el uso de un fungicida a base de Zinc y/o manganeso. Sus análisis, con concentraciones de uso comercial, demostraron que el preparado comercial de glifosato, en combinación, o no, del fungicida, produce “una reducción estadísticamente significativa y dependiente de la dosis en el número [de] las neuronas de los gusanos tratados [...]. Esta reducción [...] estuvo acompañada por una neurodegeneración [...]. Para el tratamiento [con los dos productos, el herbicida y el fungicida], el análisis de Bliss sugirió interacciones sinérgicas. En conjunto, estos datos sugieren que la degeneración neuronal se produce en C. elegans después del tratamiento con concentraciones ambientalmente relevantes de TouchDown o el fungicida” (7).
Estos trabajos demuestran daños neurológicos en el nematodo modelo de estudio Caenorhabditis elegans. Kenneth A. McVey y sus colegas, también del King College, han ido un poco más allá y han indagado sobre los efectos del preparado comercial TouchDown con glifosato sobre el desarrollo embrionario de estos nematodos y, en concreto, sobre el desarrollo embrionario del sistema nervioso. Encontraron que el número de neuronas cae y, en concreto, caen aquellas relacionadas con la secreción de la dopamina. También encontraron aumentos del superóxido, un señalizador típico del desarrollo embrionario del sistema nervioso. Los autores concluyen que:
“Estos datos sugieren que la exposición temprana a la TouchDown puede perjudicar el desarrollo neuronal, tal vez a través de la perturbación del superóxido. Dado que las perturbaciones tóxicas durante el desarrollo pueden hacer que las personas sean más vulnerables a las enfermedades neurodegenerativas en la edad adulta, estos estudios proporcionan algunas de las primeras pruebas en este organismo modelo de que la exposición temprana a la TouchDown puede afectar negativamente al sistema nervioso en desarrollo” (11).
Recordemos que, en todos estos estudios, se ha trabajado con dosis de trabajo en campo, desde el rango más bajo, hasta el más alto, que el fabricante especifica.
Como broche final, nos gustaría hablar de un grupo de animales aún menos conocidos que los nematodos: los nematomorfos. Son un grupo de parentesco incierto, aunque morfológica y etológicamente, muy similares a los nematodos. Al igual que ellos, son vermiformes y están recubiertos por una cutícula, aunque internamente tienen una organización completamente distinta. También, al igual que los nemátodos entomopatógenos, parasitan insectos. Concretamente, los nematomorfos, en sus formas larvales, parasitan saltamontes, mangostas y algunos crustáceos decápodos. Es interesante conocer los efectos negativos del glifosato sobre este grupo porque, si existieran, podría, al menos teóricamente, ser una vía por la cual los ortópteros más dañinos para los cultivos vean descontroladas sus poblaciones. Una aplicación de glifosato sobre campos con nematomorfos en sus suelos y, si hubieran efectos negativos, éstos no podrían controlar bien las poblaciones de ortópteros, por ejemplo. Esto es, exactamente, lo que han encontrado Cecilia L.Achiorno y sus colegas de la facultad y el museo de ciencias naturales de la Universidad Nacional de La Plata (Argentina). A concentraciones de uso agrícola, en este caso 176 mg/mL, se observó una mortalidad del 50% en adultos de la especie de nematomorfo Chordodes nobilii durante una exposición de 96h al glifosato.
En concreto, Chordodes nobilii es una especie cuyas larvas parasitan insectos cercanos a ambientes de aguas dulces y, los adultos, son de vida libre. Por tanto, también pueden verse afectadas las larvas durante el desarrollo si estas están en contacto con aguas que contengan glifosato. Los autores encontraron que “aunque el desarrollo embrionario no fue inhibido, hubo una disminución significativa en la capacidad infecciosa de las larvas derivadas de huevos que habían sido expuestos a concentraciones superiores a 100mg/ml. Se obtuvieron resultados similares para larvas directamente expuestas” (13). Pese a ello, estas concentraciones, no suelen encontrarse en cursos de agua o sueles, a no ser que sea en las zonas de exposición.
CONCLUSIONES
El glifosato parece afectar la biodiversidad de nemátodos presentes en el suelo, pero la evidencia es contradictoria: depende del grupo ecológico que se observe y del diseño experimental (in vitro o in vivo) que se utilice. Sin embargo, la evidencia del efecto sobre el sistema nervioso en el nematodo modelo de estudio Caenorhabditis elegans a concentraciones de uso comercial, es sólida.
REFENRENCIAS
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