Abstract
Chemical sexual sterilants present properties which make them useful for control or eradication of harmful insects. Because the combined action of two or more of them has apparently not been studied, neither from the toxicological nor from the sterilizing point of view, a research was carried out with the objective of determining this action.
For this purpose the house fly Musca domestica (L.) was reared and maintained in the laboratory and the pupal stage was treated topically with some combinations of Apholate and Tepa.
The results obtained indicate that under the conditions of this experiment, both products exhibit toxicity, being the one observed with Tepa greater, and that the joint supply activates the lethal effect. Further, the toxic action in reference can be represented by means of a statistical model. The combinations of Apholate and Tepa utilized, have an antifertilizing action on the flies emerged from the treated pupae and at the same time reduce the longevity, being this effect greater in the males than in the females.
Introduccion
Los quimioesterilizantes sexuales constituyen actualmente uno de los medios más prometedores para lograr el control o la erradicación de las especies insectiles nocivas. Esto ha hecho que se les haya prestado atención cada vez mayor en los últimos años. No obstante, aparentemente se ha estudiado muy poco tanto su acción tóxica para los insectos como los efectos que producen cuando se aplican en forma combinada y la revisión de literatura indica que hasta el presente no se había considerado la inducción de esterilidad sexual en la mosca casera, Musca domestica (L.), mediante la aplicación combinada de dos esterilizantes químicos, a concentraciones poco tóxicas. Por tal razón, se planeó esta investigación, cuyos objetivos fundamentales fueron:
Estudiar el efecto tóxico de algunas combinaciones de los quimioesterilizantes Afolato y Tepa, aplicadas topicalmente a pupas de M. domestica.
Averiguar si al aplicar conjuntamente los dos compuestos se produce interacción de sus efectos letales y, en caso de haberla, de qué tipo se trata.
Determinar si algunas de las combinaciones de Afolato y Tepa que demuestren tener baja toxicidad se comportan como esterilizantes sexuales efectivos en este insecto.
Revision De Literatura
Los quimioesterilizantes sexuales son productos químicos que privan de la capacidad reproductora a los animales a los cuales se administra (Borkovec, 1962; La Chance et al. 1968).
Uno de los principales inconvenientes que presentan algunos quimioesterilizantes es su toxicidad (Murvosh et al. 1965; Borkovec, 1962).
Durante el desarrollo de experimentos acerca de la actividad del Tepa, Tiotepa y 1 - Metanosulfonilaziridina se comprobó que estos compuestos son bastante tóxicos para M. domestica (Parish y Arthur, 1965). Los compuestos organoestánicos fueron presentados como insecticidas para M. domestica por Pieper y Cassida (1965) y Kissan y Hays (1966). El cloruro y el acetato de trifenilestaño, administrados oralmente y a tasas superiores a 0,25 mg/g, son muy tóxicos para M. domestica según Hays (1968). Entre 20 esterilizantes reconocidos como buenos para el tratamiento de M. domestica por vía oral, se encontró que algunos son altamente tóxicos para los machos (Fye y La Brecque, 1971). En los primeros experimentos de campo para el control de la mosca casera se obtuvo un alto grado de control utilizando cebos granulados impregnados con Tepa (La Brecque et al., 1962). El afolato causa inhibición del desarrollo ovárico en M. domestica de acuerdo con información de Morgan y La Brecque (1962) y Dame y Schmidt (1964). La acción de 50 productos utilizados en pruebas para seleccionar quimioesterilizantes, empleando M. domestica fue reportada por Gouck et al., (1963). El Tepa y el Metepa, administrados oralmente y al 1% a M. domestica inhiben el desarrollo del ovario y causan la degeneración de sus células germinales (Morgan y La Brecque, 1964). La longevidad de adultos de M. domestica tratados con Afolato o Metepa se redujo en cerca del 50%, en experimentos llevados a cabo por Murvosh et al. (1964). En ensayos realizados en Italia se expusieron cebos líquidos con un 0,2% de Tepa para controlar a M. domestica y los resultados obtenidos indicaron un alto grado de esterilidad en las poblaciones tratadas (Sacca y Stella, 1964). El afolato inhibió la síntesis del DNA en los huevos de M. domestica en ensayos llevados a cabo por Borkovec (1966). Durante el transcurso de un experimento extensivo que incluyó la aplicación de Afolato y Metepa en forma de cebos endulzados, para controlar a M. domestica se observó que un cebo líquido con un 1% de Metepa redujo la abundancia de moscas en más de un 90% en un período de 18 meses y un cebo líquido con el 1% de Afolato produjo una esterilidad moderadamente alta en un período de 3 meses y disminuyó la población de moscas en un 50 a 80% (Meifert et al., 1967). La esterilidad producida por los quimioesterilizantes en los insectos se determina aplicando la siguiente fórmula:
(Morgan et al., 1967). Entre los efectos adversos de los quimioesterilizantes están la disminución de la longevidad y del vigor sexual, según observación de La Chance et al. (1968). El Afolato produjo cambios en el crecimiento del ovario y la oogénesis de M. domestica durante experimentos conducidos por Obasa (1968). El paso de machos y hembras de M. domestica a través de capas de tiras poliestirénicas tratadas con Tepa al 5% indujo su esterilidad (Fye et al., 1968). El Afolato, suministrado oralmente y a concentraciones comprendidas entre el 0,2% y el 0,4%, esteriliza los adultos de M. domestica (Hafez et al., 1969). Una alta esterilidad con mortalidad moderada fue obtenida en M. domestica suministrándole cebos con Tepa, Metepa y Hempa (Pausch, 1971; 1972).
Materiales Y Metodos
El material biológico al cual se aplicaron los quimioesterilizantes estuvo constituído por pupas de M. domestica (L.), de aproximadamente un día de edad, obtenidas a partir de los huevos depositados por moscas criadas y mantenidas en el insectario a 27°C, 75-80% H.R. y bajo luz fluorescente. La investigación se desarrolló en la Escuela Nacional de Agricultura de Chapingo, México. El alimento de los imagos estuvo constituido por la siguiente dieta líquida: leche en polvo 12,00 g; azúcar (sacarosa) 13,00 g; caseína 1,30 g; agua 350,00 ml, con la cual se remojaron diariamente algodones compactos colocados en cajas de Petri que sirvieron además de sustrato de oviposición. Los huevos se colectaron diariamente y se enterraron superficialmente en el siguiente medio para cría y pupación de larvas: salvado de trigo 230,00 g; panela raspada 54,00 g; levadura de cerveza en polvo 25,00 g y agua hasta completar 500,00 ml. Allí se dejaron, bajo las condiciones antes descritas y las pupas se obtuvieron a los 6 ó 7 días.
Para estudiar las acciones tóxica y esterilizante sexual se empleó el diseño experimental completamente al azar, pero en el primer caso se utilizó un arreglo factorial de los tratamientos, empleando 5 niveles. En ambos casos cada tratamiento tuvo 3 repeticiones y se emplearon 50 pupas por tratamiento.
Los esterilizantes se disolvieron en etanol y se aplicaron topicalmente. Para el estudio de la toxicidad se emplearon tratamientos constituídos por las concentraciones de 2,5; 5,0; 10,0; 25,0 у 50,0 µg/pupa de Afolato o de Tepa, y por todas las combinaciones de ellas, según el arreglo factorial utilizado. Para la evaluación de la esterilidad se utilizaron las siguientes combinaciones de quimioesterilizantes, escogidas por su baja toxicidad entre 25 ensayadas con anterioridad: 50,0 µg/pupa de Afolato y 2,5 µg/pupa de Tepa; 25,0 µg/pupa de Afolato y 2,5 µg/pupa de Tepa y, 2,5 µg/pupa de Afolato y 5,0µg/pupa de Tepa. Los testigos correspondientes a los tratamientos con un solo quimioesterilizante recibieron 1 µl de etanol del 96% y los de los tratamientos con dos quimioesterilizantes 2 ul de la misma sustancia. Cada vez que se aplicaron los dos esterilizantes a un mismo individuo, primero se administró el Afolato y después el Tepa. Entre las dos aplicaciones se dejó transcurrir una hora.
La fecundidad se registró contando los huevos depositados diariamente por las moscas de cada tratamiento. La fertilidad se obtuvo en cada caso por determinación del porcentaje de eclosión observado en 100 huevos tomados al azar y mantenidos en incubación a 27°C y 75 - 80% H.R. durante dos días. La pupación se midió por el porcentaje de pupas a que dió origen cada uno de los grupos de 100 huevos. El recuento de las pupas se verificó siete días después de haber puesto a incubar los huevos en el medio para cría y pupación de larvas ya mencionado.
La esterilidad sexual se determinó aplicando la fórmula utilizada por Morgan et al. (1967).
La longevidad de los adultos emergidos de las pupas tratadas se estableció mediante el registro del tiempo de vida alcanzado por cada uno de los individuos constituyentes de un grupo de 25 machos y de un grupo de 25 hembras, sometidos a observación. Los resultados experimentales se sometieron a análisis de regresión, probit y múltiple análisis de varianza y prueba de Duncan.
Resultados Y Discusion
La Tabla 1 muestra los porcentajes de mortalidad promedio de las pupas tratadas con Afolato, Tepa y combinaciones de ellos. Debido a que se hizo la corrección empleando la fórmula de Abbott dichos porcentajes representan la mortalidad neta o causada exclusivamente por los quimioesterilizantes aplicados. Se nota que en estas condiciones la mortalidad del testigo ha quedado reducida a cero. Los resultados indican que, a las diferentes concentraciones aplicadas, los esterilizantes Afolato y Tepa penetraron la cutícula de las pupas y causaron la muerte de éstas. Sin embargo, las mortalidades aquí obtenidas resultaron bajas comparadas con las registradas por Gouck (1964) para pupas de M. domestica (L.) tratadas por inmersión en soluciones de Afolato y Tepa, como por ejemplo, 65,6% para inmersión durante 300 segundos en una solución al 5,0% de Tepa. Es posible que esta diferencia se deba a la evaporación relativamente rápida del etanol, con formación de un depósito de cristales de los quimioesterilizantes sobre los puparios, lo cual impediría la penetración del esterilizante necesario para causar una mortalidad mayor.
Porcentajes de mortalidad* de pupas de Musca domestica (L.) obtenidos en treinta y cinco tratamientos con Afolato, Tepa y combinaciones de ellos.
Los resultados obtenidos con el modelo propuesto para describir el comportamiento de los quimioesterilizantes aplicados:
se presentan en las Tablas 2 y 3. En la Tabla 2 se puede ver que, cuando se prueban contra el error puro, se detecta la existencia de interacción de Afolato y Tepa, a nivel de significancia del 1%, pero cuando se prueban contra el error residual más la falta de ajuste del modelo, la interacción resulta no significativa. Por otra parte, es claro que la falta de ajuste es significativa, a nivel del 1%.
Análisis de varianza de las mortalidades producidas por los tratamientos con Afolato, Tepa y combinaciones de ellos sobre pupas de Musca domestica (L.), según pruebas contra el error puro y contra el error residual.
Análisis de regresión múltiple correspondiente a las mortalidades de pupas de Musca domestica (L.) tratadas con Afolato, Tepa y combinaciones de ellos.
La regresión múltiple (Tabla 3) tiene por expresión:
y de acuerdo con ella se puede decir que, bajo las condiciones de experimentación utilizadas, el Tepa es más tóxico que el Afolato y que cuando se aplican Afolato y Tepa hay interacción entre sus efectos. El valor negativo de los términos cuadráticos indica que el aumento de la letalidad debida al Afolato y al Tepa es de menor intensidad al aumentar su concentración; una medida de tal disminución está dada por la magnitud de dichos términos. Obviamente, esta ecuación no será aplicable más allá del rango de concentraciones con las que se alcance el 100% de mortalidad.
El efecto de interacción se puede percibir más claramente en las Figuras 1 y 2, en donde se constata gráficamente que la mayoría de las rectas de regresión probit se intersectan. La Tabla 4 contiene las ecuaciones correspondientes.
Rectas de regresión probit para los tratamientos correspondientes a la región de interacción en que se conserva constante la concentración del Afolato. Ver las ecuaciones de regresión respectivas en la Tabla 4.
Rectas de regresión probit para los tratamientos correspondientes a la región de interacción en que se conserva constante la concentración del Tepa. Ver las ecuaciones de regresión respectivas en la Tabla 4.
Regresiones probit para los diferentes grupos de tratamientos constituyentes de la región de interacción.
Los grupos corresponden a las 5 filas (grupos 1 a 5) y 5 columnas (grupos 6 a 10) de la región de interacción (Tabla 1). En cada grupo se mantiene constante la concentración de un esterilizante y varía la del otro.
Un resumen gráfico del efecto que producen las combinaciones poco tóxicas de los esterilizantes estudiados sobre la fecundidad, fertilidad y pupación de M. domestica se halla consignado en la Figura 3. En esta última se puede ver que el tratamiento topical de las pupas con combinaciones de los quimioesterilizantes Afolato y Tepa hizo disminuir la fecundidad y la fertilidad de las moscas emergidas de ellas con respecto a la fecundidad y fertilidad de las moscas normales. Los análisis matemáticos y gráficos de los resultados obtenidos en los ensayos, que dieron base a las anteriores afirmaciones, se pueden ver en las Tablas 5 a 9 y en la Figura 4. En los tres casos estudiados la actividad fisiológica fue inversamente proporcional a la cantidad total de esterilizante aplicada. Los porcentajes de esterilidad sexual correspondientes se hallan expuestos en la Tabla 10. En la Figura 5 aparecen las longevidades de los individuos provenientes de las pupas tratadas y en la Tabla 11 se resumen las longevidades alcanzadas por los imagos. El examen de estos resultados permite ver que la longevidad de las moscas estériles obtenidas está relacionada de manera inversa con la cantidad total de quimioesterilizantes aplicada y que, en general, las hembras viven un poco más que los machos.
Porcentaje de fecundidad, fertilidad y pupación en Musca domestica (L.) provenientes de pupas tratadas con diferentes combinaciones de Afolato y Тера.
Fecundidad de hembras de Musca domestica (L.) provenientes de pupas tratadas con diferentes combinaciones de Afolato y Tepa (datos correspondientes a 25 hembras tratadas, enjauladas con 25 machos tratados).
Análisis de varianza correspondiente a la fecundidad de hembras de Musca domestica (L.) provenientes de pupas tratadas* con Afolato y Тера.
Los tratamientos estuvieron constituidos por las siguientes combinaciones de esterilizantes:
AFOLATO 2,5 µg/pupa 25,0 µg/pupa 50,0 µg/pupa; TEPA 5,0 µg/pupa 2,5 µg/pupa 2,5 µg/pupa
Significativo al nivel de 0,01 de probabilidad.
Separación estadística de los tratamientos hechos sobre pupas de Musca domestica (L.) con combinaciones de Afolato y Tepa, atendiendo a su efecto sobre la fecundidad.
Promedios de 6 repeticiones.
Dos promedios que no estén conectados entre sí por una línea recta son diferentes significativamente a nivel de 0,05 de probabilidad.
Análisis de varianza correspondiente a la fertilidad de Musca domestica (L.) proveniente de pupas tratadas* con Afolato y TEPA.
Los tratamientos estuvieron constituidos por las siguientes combinaciones de esterilizantes:
AFOLATO 2,5 µg/pupa 25,0 µg/pupa 50,0 µg/pupa TEPA 5,0 µg/pupa 2,5 µg/pupa 2,5 µg/pupa
Significancia al nivel 0,01 de probabilidad.
Separación estadística de los tratamientos hechos sobre pupas de Musca domestica (L.) con combinaciones de Afolato y Tepa, atendiendo a sus efectos sobre la fertilidad y sobre la pupación.
Promedios de 3 repeticiones.
Dos promedios que no estén conectados entre sí por una línea recta son diferentes significativamente, a nivel de 0,05 de probabilidad.
Análisis de varianza correspondiente a la pupación de larvas de Musca domestica (L.) obtenidas a partir de huevos depositados por moscas provenientes de pupas tratadas* con Afolato y Tepa.
Los tratamientos consistieron en la aplicación de las siguientes combinaciones de esterilizantes:
AFOLATO: 2,5 µg/pupa y 5,0 µg/pupa TEPA
25,0 µg/pupa y 2,5 µg/pupa
50,0 µg/pupa y 2,5 µg/pupa;
Significativo al nivel de 0,01 de probabilidad.
Porcentajes de esterilidad* para hembras de Musca domestica (L.) emergidas de pupas tratadas con combinaciones de Afolato y Tера.
Los cálculos (Fórmula de Morgan et al., 1967) se hicieron con el promedio de 3 repeticiones de 100 huevos cada uno, puestos a incubar. El promedio de pupas se obtuvo a partir de datos corregidos por la fórmula de Abbott.
Longevidad de Musca domestica (L.) proveniente de pupas tratadas con combinaciones de Afolato y Тера.
Por otra parte, el examen de la Tabla 1 permite determinar que en 19 de las 25 combinaciones que forman la región de interacción la mortalidad obtenida es mayor que la suma de las mortalidades a que dieron origen las respectivas concentraciones aplicadas por separado. Esto indicaría la ocurrencia de sinergismo pero, puesto que no se han establecido, la forma en que actúan los compuestos usados ni los sistemas sobre los cuales ejercen su acción tóxica, es preferible designar el fenómeno producido como activación del efecto letal.
Finalmente hay que decir que, si bien el modelo probado no describe completamente el fenómeno objeto de estudio debido a la falta de ajuste significativo, sí lo hace en forma satisfactoria. Para poder obtener un modelo que explicara más extensamente los resultados obtenidos habría que agregar al anterior otros términos, lo cual daría origen a un modelo complejo que posiblemente resultará impráctico.
Supervivencia de Musca domestica (L.) provenientes de pupas tratadas con diferentes combinaciones de Afolato y Tepa.
Conclusiones
Con base en el análisis de los resultados obtenidos se concluyó lo siguiente:
Tanto el Afolato como el Tepa, aplicados topicalmente a pupas de Musca domestica de aproximadamente un día de edad, exhiben toxicidad, siendo ésta mayor en el caso del Tepa.
La aplicación topical combinada de Afolato y Tepa al anterior material biológico activa el efecto letal de los compuestos.
La acción tóxica del Afolato, el Tepa y sus combinaciones se puede describir satisfactoriamente mediante el modelo estadístico
Las tres combinaciones de Afolato y Tepa estudiadas ocasionan en las moscas emergidas de las pupas tratadas una disminución de la fecundidad y la fertilidad; en los descendientes de éstas (F1), ocasionan una disminución en el porcentaje de pupación.
Un efecto adverso de los tres tratamientos combinados en cuestión, contrapuesto a los beneficios de las anteriores propiedades esterilizantes, es la disminución de la longevidad que se observa en las moscas emergidas de las pupas tratadas, con relación a la de las moscas normales, característica que es un poco más acentuada en los machos que en las hembras.
Footnotes
Agradecimientos
El autor expresa sus sentimientos de gratitud a los Doctores Waldemar Klassen y Alexej Borkovec del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, por el suministro de los quimioesterilizantes utilizados para realizar esta investigación y a los Doctores Alberto Broce C., Poovakunnel Itty Ittycheriah, Roberto Reyna R. y Alberto Castillo M. de la Escuela Nacional de Agricultura de Chapingo, México, por su asesoría en las partes entomológica y estadística.