Insecticidas naturales, ¿grandes promesas?

La convergencia metabólica secundaria, una nueva clave de lectura

En los últimos años, los insecticidas de origen vegetal, a menudo denominados biopesticidas, han vuelto al centro del debate agrícola internacional. Su difusión se ha visto favorecida por el endurecimiento de las regulaciones sobre insecticidas sintéticos, la creciente demanda de cadenas de suministro de bajo impacto, productos con cero residuos y la necesidad de herramientas compatibles con los principios de la agroecología (Isman, 2020).
En este contexto, los biopesticidas se han presentado a menudo como alternativas «naturales» y se perciben como intrínsecamente más seguros. Sin embargo, un análisis exhaustivo de la literatura científica muestra que esta ecuación natural-igual-seguro a veces es científicamente frágil.
El metaanálisis realizado por Turchen et al. (2020) destaca que el problema no radica en la escasez de estudios sobre el tema, sino en la forma en que se ha estructurado la investigación.
Desde la Segunda Guerra Mundial, miles de estudios han analizado la acción de extractos de plantas, aceites esenciales y metabolitos secundarios, ya sea individualmente o en grupos, con actividad insecticida. Además, desde la década de 1990, la producción científica en este campo específico ha crecido exponencialmente; sin embargo, este incremento se ha producido solo cuantitativamente, es decir, no ha ido acompañado de un aumento en las variables ecológicas consideradas (Turchen et al., 2020).
Todos los estudios considerados en el metaanálisis mencionado (2500 estudios entre 1945 y 2019) destacan que la evaluación de la eficacia de los extractos vegetales en diversas formas se deriva predominantemente del trabajo de laboratorio y se basa casi exclusivamente en un único parámetro: la mortalidad de la plaga objetivo.
Además, cabe destacar que la mayoría de los estudios se centran en un número limitado de familias botánicas de las que derivan estos biopesticidas, en particular Meliaceae, Lamiaceae, Asteraceae y Myrtaceae, lo que genera un alto nivel de repetición experimental y reduce la exploración de la biodiversidad botánica y metabólica secundaria presente en diversas regiones (Isman, 2020). Este enfoque refleja un paradigma toxicológico clásico que, sin embargo, no se ajusta al funcionamiento real de los agroecosistemas, que, como recordamos, son sistemas complejos con reacciones no lineales.
De hecho, en condiciones de campo y en contextos mediterráneos, caracterizados por alta radiación solar, altas temperaturas y rápida degradación de sustancias, la exposición de los insectos objetivo es discontinua y subletal.
En estas condiciones ambientales, los datos destacan cambios fisiológicos y de comportamiento en la plaga, con efectos no letales.
Numerosos estudios demuestran que los biopesticidas pueden inducir efectos subletales, como reducción de la alimentación, alteración de la orientación, alteración de la oviposición, reducción de la fertilidad y cambios en la comunicación bioquímica en las plagas objetivo (Desneux et al., 2007; Bartling et al., 2024).
Estos efectos, si bien no causan la muerte inmediata, pueden afectar de igual manera y de forma profunda la dinámica poblacional.
Además, cabe destacar que los efectos subletales se ignoran o subestiman sistemáticamente en la investigación científica. Esta deficiencia es particularmente significativa al evaluar los efectos sobre organismos no objetivo.
Los depredadores, parasitoides y polinizadores rara vez se incluyen en los protocolos experimentales, a pesar de su papel central en los sistemas de defensa biológica. Está ampliamente demostrado que incluso los insecticidas de origen vegetal, los aceites esenciales y diversos extractos pueden producir efectos negativos, tanto letales como subletales, sobre los artrópodos benéficos, alterando su capacidad depredadora, su locomoción y su eficiencia ecológica (Giunti et al., 2022).
Estas deficiencias en la observación científica del fenómeno indican que el uso de insecticidas naturales como simples «biopesticidas alternativos» con efectos secundarios inofensivos corre el riesgo de replicar los mismos errores conceptuales cometidos en las pruebas de productos químicos sintéticos. Por lo tanto, es necesario un cambio de paradigma.
Un nuevo enfoque derivado de la ecología química y la biología evolutiva puede ayudarnos: la convergencia metabólica secundaria. Numerosos estudios demuestran que especies de plantas evolutivamente distantes, al someterse a presiones ecológicas similares, pueden producir metabolitos secundarios o grupos funcionales idénticos, o incluso activar las mismas vías metabólicas. Este fenómeno, conocido como convergencia evolutiva metabólica, está ampliamente documentado en plantas superiores (Pichersky y Lewinsohn, 2011).
Al mismo tiempo, investigaciones más recientes han demostrado que muchas moléculas secundarias son compartidas, o reconocidas funcionalmente, tanto por las plantas como por los insectos fitófagos (en este caso) que controlan.
De hecho, partimos de una hipótesis: la convergencia metabólica o bioquímica entre plantas e insectos sugiere que estos metabolitos no actúan como toxinas de uso general, sino como verdaderas señales biológicas que no siempre son completamente tóxicas dentro de vías ecológicas específicas (Beran et al., 2019).
Además, si lo pensamos bien, en la naturaleza, los metabolitos secundarios no se crean para matar, sino para comunicar, modular y dirigir interacciones y comportamientos.
Compuestos volátiles como flavonoides, terpenoides y fenilpropanoides, inducidos por herbívoros, desempeñan un papel clave en la comunicación planta-insecto y en la regulación de la modulación y presencia de insectos (McCormick et al., 2012; Heil, 2014).

Metabolismo Secundario → Señal Bioquímica → Inducción Conductual → Nuevo Equilibrio
A la luz de estos argumentos, la eficacia de los insecticidas naturales puede reinterpretarse mediante un nuevo marco conceptual.
El metabolismo vegetal produce un conjunto dinámico de metabolitos secundarios, modulados por la genética y la epigenética (ambiental).
Estos metabolitos secundarios se convierten en señales bioquímicas que los insectos pueden percibir a través de múltiples vías: contacto, ingestión o volatilización (Holopainen y Blande, 2013).
La ​​metabolómica, en la que se basa la convergencia metabólica secundaria, va más allá de la etiqueta de la familia botánica de origen o de la molécula individual, sino que llega directamente al objetivo.
Desde una perspectiva casi lingüística, permite seleccionar la acción deseada basándose en la coincidencia de características bioquímicas específicas entre la planta y la plaga, y en las funciones ecológicas compartidas entre ambos organismos. Esto permite una acción específica de la especie sobre un objetivo, estimulando efectos como repelencia, disuasión, antioviposición y otros comportamientos reguladores.
Esto resulta en un paradigma más adecuado para un enfoque de «Señal Específica → Comportamiento Específico«.
Cabe destacar que estos metabolitos secundarios están ampliamente distribuidos en los agroecosistemas en concentraciones muy bajas; sin embargo, actúan profundamente, induciendo respuestas conductuales significativas y específicas de la especie: disuasión de la alimentación, reducción de la oviposición, desorientación y modificación del uso del hábitat.
Estas respuestas no causan mortalidad, sino que reconfiguran la presión real de la plaga sobre el cultivo (Desneux et al., 2007).
Cuando el comportamiento se modifica/remodula sin destruir ni influir significativamente en la red trófica ni en la conexión metabólica directa entre planta e insecto, el agroecosistema tiende hacia un nuevo equilibrio funcional, caracterizado por una menor presión selectiva, una mayor estabilidad y la preservación de los servicios ecosistémicos (Isman, 2020). La aplicación práctica de este paradigma consiste en seleccionar matrices y extractos vegetales no en función de su «potencia tóxica», sino en función de su selectividad o coincidencia bioquímica secundaria entre dos sujetos específicos. Si uno de los dos sujetos no puede reconocer la molécula (positiva o negativamente), el mecanismo no puede aplicarse. Por lo tanto, debe existir una biunivocidad específica de especie entre ambos sujetos.
La idea, por lo tanto, es utilizar la convergencia metabólica como una especie de láser, capaz de garantizar la coherencia de la acción y una focalización precisa.
Desde la perspectiva de los biodistritos, este paradigma podría ser estratégico por varias razones:
– mejoraría la biodiversidad local y las plantas espontáneas;
– reduciría la dependencia de insumos externos;
– favorecería enfoques de baja concentración y tratamientos específicos;
– fortalecería el papel de los técnicos de campo como facilitadores de los procesos ecológicos;
– integraría la defensa, la fertilidad y la gestión del paisaje;
– este enfoque mejoraría las matrices territoriales y la biodiversidad natural, reforzando los principios de la economía circular.
No se trata de «simplemente elegir un producto natural», sino de elegir un producto natural específico para cada especie, basado en la convergencia metabólica secundaria presente en la zona.
Esto se traduce, a escala distrital, en un verdadero diseño de defensa como proceso basado en la convergencia metabólica secundaria presente en una zona específica y, por lo tanto, coherente con el clima, los cultivos, la biodiversidad y la ecología local.
Una verdadera transición ecológica no consiste en sustituir un ingrediente activo por otro, sino en cambiar la lógica con la que se elige dentro de las características geobotánicas iniciales sobre las que se construye el agroecosistema.
Los insecticidas naturales, interpretados a través de la convergencia metabólica secundaria, se convierten en herramientas de apoyo agroecológico, capaces de facilitar un diálogo selectivo con el sistema y dentro del sistema.
En todo caso, determinan una nueva estructura ecológica capaz de lograr, apuntando en línea recta, un nuevo equilibrio ecológico.
Esto logra un cambio fundamental: de la defensa indiscriminada a la defensa como construcción selectiva de un nuevo equilibrio biológico.
Es en este espacio donde la agroecología puede expresar su mayor valor: no simplificar la complejidad, sino aprender a interpretarla. El uso de moléculas ya presentes en una zona determinada y funcionalmente reconocidas como selectivas entre dos especies reduce el riesgo de interferencias ecológicas indeseadas, a la vez que permite el uso de dosis bajas y estrategias reguladoras en lugar de destructivas.
En este contexto, los efectos subletales no representan una limitación, sino la esencia misma de la eficacia. Reducir selectivamente la alimentación o la fertilidad de una plaga es más sostenible que eliminarla por completo.
Los insecticidas naturales siguen siendo una gran promesa para la agroecología, pero no por ser «naturales». Su verdadero potencial surge cuando se identifica su selectividad ecológica mediante la convergencia metabólica secundaria.
Por lo tanto, antes del uso indiscriminado de un extracto natural, es necesario identificar su acción y especie específicas. Esta identificación se logra fácilmente mediante el uso de bases de datos públicas y de código abierto.
La convergencia metabólica secundaria superaría las limitaciones señaladas en la literatura actual al identificar la selectividad con base en la metabolómica, mitigar la dificultad de transferir experimentos del laboratorio al campo, evitar el riesgo de involucrar organismos no objetivo y reducir la mortalidad de las plagas como efecto principal. En una agricultura futura orientada a la resiliencia, las moléculas, incluso las naturales, no son simples sustancias activas ni funcionan individualmente: son información biológica.
Comprender su lenguaje es clave para transformar el manejo de plagas de un acto de control a un proceso de reequilibrio.

Francesco Di Lorenzo
Agrónomo

Bibliografía esencial

Bartling, M. T., et al. (2024).
Current insights into sublethal effects of pesticides on insects.
International Journal of Molecular Sciences, 25(11), 6007.
https://doi.org/10.3390/ijms25116007

Beran, F., Köllner, T. G., Gershenzon, J., & Tholl, D. (2019).
Chemical convergence between plants and insects: Biosynthetic origins and functions of commonsecondary metabolites.
New Phytologist, 223(1), 52–67. https://doi.org/10.1111/nph.15718

Desneux, N., Decourtye, A., & Delpuech, J.-M. (2007).
The sublethal effects of pesticides on beneficialarthropods.
Annual Review of Entomology, 52, 81–106. https://doi.org/10.1146/annurev.ento.52.110405.091440

Giunti, G., et al. (2022).
Non-target effects of essential oil-based biopesticidesfor crop protection.
Biological Control, 176, 105071. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2022.105071

Heil, M. (2014). Herbivore-induced plant volatiles: targets, perception and unanswered questions.
New Phytologist, 204(2), 297–306. https://doi.org/10.1111/nph.12977

Holopainen, J. K., & Blande, J. D. (2013). Where do herbivore-induced plant volatiles go?
Frontiers in Plant Science, 4, 185.
https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00185

Isman, M. B. (2020).
Botanical insecticides in the twenty-first century—Fulfilling their promise?
Annual Review of Entomology, 65, 233–249. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-011019-025010

McCormick, A. C., Unsicker, S. B., & Gershenzon, J. (2012).
The specificity of herbivore-induced plant volatiles in attracting herbivore enemies.
Trends in Plant Science, 17(5), 303–310. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2012.03.012

Pichersky, E., & Lewinsohn, E. (2011). Convergentevolution in plant specialized metabolism.
Annual Review of Plant Biology, 62, 549–566. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042110-103814

Turchen, L. M., et al. (2020).
Plant-derived insecticides under meta-analyses: status, biases and knowledge gaps.
Insects, 11(8), 532.
https://doi.org/10.3390/insects11080532

Fuente de la foto:
– Turchen et al. (2020) Interazione tra le famiglie botaniche e gli organismi bersaglio ottenuti dall’analisi bibliografica di articoli sugli insetticidi botanici (n = 2543);