1. FEROMONAS

Es una sustancia química o mezcla de sustancias químicas que emana un organismo y que induce una respuesta en otro individuo de la misma especie. Las feromonas son unos de los semioquímicos más utilizados. El termino semioquímico, indica sustancias que afectan el comportamiento de ciertos organismos, usualmente insectos. Existen otros semioquimicos diferentes de las feromonas denominados aleloquimicos que son producidos por una especie pero afectan a otra especie.

Una feromona comercial es un compuesto químico igual o casi idéntico a la estructura de la feromona original producida por el insecto, mientras que un atrayente es un compuesto químico que induce una respuesta parecida, pero que no tiene relación química con la feromona original.

1.1. Importancia

Juegan un papel muy importante en el control de plagas como un componente del manejo integral de plagas (MIP), ya que se utiliza para monitorear los niveles de población de determinada plaga y con base a ello, utilizar otras medidas de control. También se puede utilizar como trampeo masivo para reducir la población de una determinada plaga.

1.2. Tipos de feromonas

-Feromonas de alarma: utilizadas para propagar el mensaje de ataques o invasión sobre el peligro de predadores para la especie atacada .

-Feromonas territoriales: son feromonas de limitantes de espacio y territorios para especies determinadas .

-Feromonas de agregación y congregación: también conocidas como feromonas de pista, se utilizan para agregar a otros miembros de la misma especie a fuentes alimenticias encontradas o lugares aptos para anidar colonias .

-Feromonas disuadoras: son sustancias químicas que ayudan a insectos de la misma especie a inhibir su comportamiento de aproximación a ciertos objetos .

- Feromonas sexuales: emitidas en casi su totalidad por la hembra en el caso de los insectos, tiene por objetivo la atracción del macho para el apareamiento. Es así como este tipo de feromonas son mezclas de dos o mas compuestos químicos dados en cantidades estequiometricas especificas. Se generan en la parte ventril del abdomen.

Este reemplazo posee muchos beneficios, donde la posibilidad de la disminución de los insecticidas frente al uso de las feromonas proporcionan:

-Son totalmente biodegradables y no contaminen el ambiente. (3)

-Se necesitan solo pequeñas cantidades al utilizarlos. (3)

-Son totalmente específicos para cada especie, por lo que hay un control de la población capturada, evitando matar otros insectos, favoreciendo así el equilibrio ecológico. (3)Para la eliminación de las plagas de insectos se utilizan trampas atrayentes a base de feromonas sexuales, así las trampas mas comunes y utilizadas son las trampas delta, las cuales consisten en una inserción pegajosa dentro de una estructura triangular fabricada de un material de larga duración y resistente al agua, donde el cebo de feromonas se coloca enzima de la inserción pegajosa, con esto se puede contar la cantidad de machos atrapados para así determinar la densidad de la plaga. También existen otros tipos de formas de trampas que funcionan de la misma manera.

Usos

Tomando de forma general, el proceso de análisis de una feromona comienza con:

-Localización de la fuente del estimulo químico

-La extracción de los compuestos actuales

-Aislamiento

-Identificación

Estas etapas se realizan a partir de la extracción del compuesto del individuo. A nivel de laboratorio y de forma posterior se desarrolla:

-La síntesis de los compuestos activos

-Comprobación de la actividad: bioensayos

-Formación del compuesto

-Evaluación de ensayo en campo (evaluación de trampas de feromonas en cultivos).Los métodos de comprobación de estimulo en el laboratorio se llevan a cabo a través de bio ensayos con insectos vivos, utilizando el empleo de instrumentos como el túnel de viento y del olfactómetro, pero también se pueden comprobar a través del electroanteograma que no necesita a la especie viva.(6)Más abajo se presenta un esquema de túnel de viento, para el análisis de componentes feromonales de insectos, el cual consiste en el registro el vuelo de los insectos machos dentro del túnel de viento hacia la fuente de feromonas, en condiciones controladas de luz y temperatura.

Feromonas de insectos

Feromonas sexuales

De los diferentes tipos de feromonas, las sexuales son las que ofrecen el mayor potencial para controlar insectos; éstas se secretan externamente por un insecto adulto para estimular atracción de un miembro del sexo opuesto de la misma especie e inducirlo a copular (9). La exploración de los sistemas decodificación aún se encuentra en pañales pero se ha evidenciado que son mezclas de sustancias las responsables de la respuesta sexual en muchos casos. Esta mezcla se puede producir por la emisión de mezclas específicas de una glándula determinada o por el uso de varias combinaciones de glándulas que liberan feromonas simultáneamente o en sucesión (10).

El uso de feromonas sexuales en programas integrales de manipulación de plagas incluyen algunas aplicaciones potenciales como las siguientes:

1.- Usar feromonas en un programa de esterilización de insectos para atraerlos a la substancia o fuente quemoesterilizante.

2.- Incrementar la competencia en el apareamiento*de las poblaciones nativas con los insectos esterilizados, haciéndolos más atractivos.

3.- Usar feromonas para concentrar plagas en áreas limitadas donde se traten con insecticidas convencionales o por métodos culturales.

4.- Usar relativamente grandes cantidades de feromona en áreas seleccionadas para causar desorientación o confusión en los individuos y evitar su apareamiento.

5.- Usar trampas impregnadas de feromona para capturar los adultos

post-invernales o de inicio de primavera como un medio de supresión de la población temprana y con ello disminuir los niveles de infestación subsecuentes.

6.- Usar trampas para medir los niveles de población, delinear infestaciones, detectar introducción de nuevas pestes, determinar índices económicos de control y localización de la peste.

Las feromonas sexuales, como una clase de compuestos bioactivos, poseen otras características importantes que fortalecen el que se consideren como compuestos prácticamente útiles. Estas características son: Actividad en cantidades diminutas especificidad relativa; baja toxicidad; efectos adversos mínimos en organismos benéficos y un relativamente bajo costo de desarrollo» Sin embargo,, la efectividad de una feromona en el campo depende grandemente de su pureza vestabilidad; por ejemplo, se ha encontrado que la presencia de pequeñas cantidades de

isómeros geométricos reduce o elimina la actividad de algunas feromonas (11) y la inestabilidad de las feromonas en el campo provoca que se degraden y generen impurezas que inhiben su actividad. Otra consideración importante es la velocidad y medios de liberación de la feromona; esto es, el insecto debe recibir la concentración correcta de atrayente para obtener la respuesta deseada y no inhibirla con una sobredosis u obtener un comportamiento diferente al pretendido.

Una publicación reciente (12) describe en detalle muchos de los experimentos conducidos con feromonas sexuales para controlar insectos; otras pruebas más recientes presentan un esquema global del potencial de las feromonas sexuales para manipulación de poblaciones de insectos. Por ejemplo, en pruebas de muestreo se han utilizado trampas con cis-7,8-epoxi-2-metiloctadecano (Disparlure) para detectar nuevas infestaciones y asignar densidades de población de la mariposa gitana, Porthetria dispar. (13) .

Igualmente el gossyplure se ha utilizado para determinar el grado de infestación de gusano rosado, Pectinophora gossypiella, en algunas áreas de cultivo de algodón y el grandlure para detectar la ocurrencia del picudo, Anthonomus grandis . Similarmente, se han tenido magníficos resultados, con éstas y otras especies, aplicando el método de desorientación de la comunicación al saturar la atmósfera del área infestada con suficiente cantidad de la feromona sexual (15,16).

De crítica importancia son las cantidades relativas de los compuestos que constituyen a la feromona. Cada componente de be estar en la proporción correcta si queremos que sea efectiva para atraer los insectos y modificar su comportamiento.

Debido a que las feromonas se transportan por aire, deben ser compuestos volátiles. Este requerimiento impone un límite en el tamaño de las moléculas? la mayoría de las estructuras elucidadas son cadenas de 10 a 20 átomos de carbono con una o varias insaturaciones di- o tri-substituídas y con el primer carbón con un grado de oxidación tal como alcohol, aldehído, ácido o éster. Un gran número de isómeros son posibles debido a variación en la posición de los dobles enlaces y al isomerismo E y Z. La tabla X muestra ejemplos de la estructura de las feromonas de algunas especies de insectos.

La acción de una feromona es altamente selectiva para cada especie, las cantidades que pueden interrumpir el apareamiento, agregación u otro comportamiento de una especie daña, virtualmente no tienen efecto en otros insectos, aves, animales u hombres. Similarmente no interfieren la polinización u otras funciones deseables, normalmente efectuadas por los insectos en un bién balanceado sistema ecológico. Debido a .su alta especificidad es importante pues, cuidar de la correcta estereoquímica de las moléculas que componen la feromona.

Metodología de síntesis

Las metodologías que se emplean con mayor frecuencia en síntesis de feromonas son las de alquilación de acetiluros para formar la cadena, seguida de reducción selectiva de la triple ligadura para producir dobles enlaces con geometría E o Z (17,18,19,20) y la reacción de Wittig que dependiendo de las condiciones de reacción utilizadas, generará el isómero E o el isómero Z (21,22). En ambos casos se emplean por lo general sintones derivados de metilendioles, los cuales por ser simétricos tienen que hacerse reaccionar de tal manera que se diferencien ambos extremos.

El gossyplure, la feromona del gusano rosado, Pectinophora gossypiella, es una mezcla 1:1 de los acetatos (7Z,11Z) y (7Z,11E) del 7,11-hexadecadien-l-ol (31) y ya se emplea comercialmente en los Estados Unidos para el control de esta plaga en los cultivos de algodón.

La preparación del Gossyplure, puede visualizarse como la unión de dos cadenas hidrocarbonadas rana de siete y otra de nueve átomos de carbono, las cuales al unirse dan lugar al enlace 7Z, mediante una reacción de Wittig, de acuerdo al siguiente esquema.

Síntesis de gossyplure

Los dos dienos no conjugados, acetato Z,Z- y Z,E-7,11-hexadecadienyl, son los componentes de la feromona femenina de la mariposa del gusano-cápsula rosa, Pectinophora gossypiella L. Se puede adoptar una estrategia similar a la tratada anteriormente, usando acetileno como base para cada curva alkene.

Hex-1-yne se convierte en oct-3-yn-1-ol igual que para un momoene. La mitad de este alcohol es reducida entonces por cada una de las dos rutas: catalytic para dar Z-3-octenol, y metal disolvente para dar E-3-octenol. La conversión de la función de alcohol en un grupo de salida apropiado (bromide) debe llevarse a cabo en condiciones que no afecten la geometría de la doble curva. El uso de triphonyl phodphine dibromide en presencia de pyridine en solución de dioxan es benigno? y eficaz, produciendo los correspondientes bromides de producto bueno. Entonces éstos pueden reaccionar con la sal de litio de éter oct-7-yn-1-ol en solución de amoniaco THP líquido para dar, del bromide Z-3-octenyl, éter Z-11-hexadecen-7-yn-1-ol THP. La conversión a los correspondientes acetatos con acetyl chloride en ácido acético, seguido de la reducción usando hidrógeno y el catalyst de Lindlar, completa la síntesis.

Notas

El producto total y su pureza es similar al de la síntesis de la sección 7.2a. La ratio isomer es mejor que 99.5:0.5 para cada uno de los componentes.

El éter oct-7-yn-1-ol se prepara al reaccionar lithium acetylide (en amoníaco) con éter 6-bromohexan-1-ol THP.

Síntesis de la feromona del gorgojo

Como ya se ha dicho en el apartado 1.1.2, la feromona 1 fue aislada y sintetizada

por primera vez en 1986 por Heath y col.16 Para la síntesis del compuesto fue necesaria la

obtención previa del (Z)-3-dodecen-1-ol (2). Utilizando 1-decino (II) como producto de

partida y por reacción con n-BuLi y óxido de etileno, se obtuvo el 3-dodecin-1-ol (3), el

cual fue hidrogenado en presencia de catalizador de Lindlar para obtener el alcohol 2. El

alcohol fue esterificado con cloruro de crotonilo (III) y piridina y se obtuvo el ester 1 con

un 84% de rendimiento con menos de un 10% del isómero Z del crotonato (Figura 2.1).

Este procedimiento ha sido patentado por los autores.